Bibliographie & annexes
Présentation
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RÉSUMÉ
Le système ferroviaire est vieux de plus de deux siècles, mais il a subi d'importantes évolutions technologiques. Aujourd'hui, chacune de ses composantes utilise de l'électricité, à travers des technologies électrotechniques et électroniques. Cet article détaille les composantes du systèmes ferroviaire par rapport à leur usage de l'électricité : infrastructure, matériel roulant, énergie, sécurité et signalisation. Puis les modes de traction, électrique et autonome, sont présentés.
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Pierre CHAPAS : Senior Expert (honoraire) - ALSTOM Transport
INTRODUCTION
Le transport ferroviaire participe à la vie économique et industrielle depuis près de deux siècles (encadré A) dans la plupart des pays (cf. tableau 6, page 14). Après avoir été le seul moyen de transport terrestre de masse pendant près d’un siècle, sa physionomie évolue très profondément. L’électricité a été et est toujours l’un des arguments majeurs de ce développement par les atouts déterminants qu’elle procure au chemin de fer :
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en termes de rendement énergétique, il se classe au tout premier rang de par sa conception même : l’énergie de frottement au contact roue rail est le plus faible et la traction électrique renforce encore ce bilan ;
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par rapport à l’environnement, il respecte – grâce à l’emploi de l’énergie électrique – une parfaite intégration, que ce soit en site urbain ou sur ligne à grande distance.
Il est intéressant, dans ce cadre, d’analyser les principales composantes – ou vecteurs – de ce qu’il faut appeler le « système ferroviaire ». Cette approche est tout à fait transposable à tout autre système de transport : aérien, maritime ou routier.
Chacune de ses composantes utilise les applications de l’électricité ; c’est l’analyse que se propose le présent article, après avoir donné quelques repères historiques.
Parallèlement, tous les aspects du chemin de fer bénéficient de l’électricité : la climatisation des voitures, la signalisation lumineuse, la motorisation des aiguillages, etc.
L’évolution des transports est telle que la concurrence s’exerce à tous les niveaux. Dans ce cadre les atouts et les handicaps de chacun sont déterminants. Après une situation de monopole pour le transport des passagers comme celui du fret, jusque dans les années 1960, le chemin de fer se place dans les créneaux correspondant à ses points forts :
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la grande vitesse s’est développée en Europe, aux États‐Unis et est à l’état de projets en Asie et en Australie ;
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les transports urbains sous la forme de métros, réseaux suburbains, tramways, permettent la décongestion des villes et l’atténuation de la saturation des infrastructures et des pollutions atmosphériques engendrées par l’automobile ;
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le transport du fret entre dans la complémentarité des systèmes de transport et évite les risques subis par les transports routiers, en termes de saturation, de sécurité et de pollution.
Ces trois axes majeurs font appel aux technologies électrotechniques et électroniques ; en effet, les impératifs de rentabilité mettent en jeu les aspects énergétiques et de développement durable.
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Matériel roulant
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3. Infrastructure
Comme tout système de transport, le chemin de fer nécessite une infrastructure au sol. Elle se décompose en trois sous ensembles principaux :
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plate-forme et voie ;
-
ouvrages d’art ;
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terminaux et gares.
3.1 Plate‐forme et ballast
La plate-forme représente l’emprise au sol. En France, la plate-forme occupée par les chemins de fer représente 97 000 ha en 2003. La construction d’une ligne nécessite dans la plupart des cas des aménagements spécifiques tels que talus, remblais, déblais, avec apport ou extraction de matériaux. Des précautions particulières permettent le drainage et l’évacuation des eaux pluviales. Sur la plate‐forme est répandue le ballast constitué de granulat dur et anguleux. Il assure une répartition uniforme des charges sur la plate-forme et la bonne tenue transversale de l’ensemble. La quantité de ballast peut atteindre 4 000 tonnes par kilomètre.
L’ensemble voie‐plate‐forme est constitué comme représenté sur la figure 3.
HAUT DE PAGE3.2 Rail et traverses
Le rail est un profilé qui supporte la charge de la roue et permet son roulement et son guidage. L’acier utilisé doit satisfaire aux sévères contraintes de fatigue, corrosion et abrasion. Sa composition, outre le carbone, comprend manganèse, silicium, phosphore et soufre.
Les dimensions varient suivant les pays et les lignes. Dans le cas le plus général des trafics importants la masse linéaire du rail est de 60 kg/m. Une variante « à gorge » permet son insertion en chaussée pour les voies urbaines (figure 4). Les deux files de rail sont fixées sur les traverses qui maintiennent leur écartement et répartissent la charge sur le ballast.
Le rail sert également de conducteur électrique, soit pour le retour du courant de traction, soit pour les courants de signalisation. Sa caractéristique électrique s’exprime par sa résistance linéique R à une température de 20 oC.
Le tableau 2 en donne deux exemples.
En première approximation, la formule suivante...
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Infrastructure
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - NOUVION (F.), WOIMANT (B.), MACHEFERT-TASSIN (Y.) - Histoire de la traction électrique, - Éditions La Vie du Rail.
-
(2) - KALLER (R.), ALLENBACH (J.M.) - Traction électrique, - Presses Polytechniques et universitaires romandes.
-
(3) - * - Guide de la Technique (4) – Les Constructions – Presses Polytechniques et universitaires ro- mandes (1993).
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