Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Dès l'apparition de l'énergie électrique apte à mouvoir les trains, le problème de leur alimentation s'est posé. Il est une des conditions de la performance du transport ferroviaire. Les puissances demandées, toujours plus importantes, ont engendré une permanente évolution de la technologie des lignes de contact, comme de celle des appareils de prise de courant. La distinction entre grande ligne et transport urbain existe toujours, résultant des contraintes de gabarit nettement différentes. Le présent article en décrit les composantes et leurs caractéristiques. L'infrastructure ferroviaire est un fort enjeu économique et environnemental, il convient donc d'en donner les principaux paramètres en termes de maintenance.
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From the emergence of the world's first electric railway, built by Siemens in 1879 and powered from an external source, the question of their power supply arose. It is a prerequisite for railway transport performance. The increasingly important power supply required has resulted in the continuous evolution of contact line technology, in the same way as that of electric socket devices. The distinction between mainline and urban transport still exists, resulting from significantly different constraints in terms of size and weight. The present article describes the different components and their characteristics. Railway infrastructures are a major economic and environmental issue, providing the principal parameters in terms of maintenance is therefore appropriate.
Auteur(s)
-
Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE 1977 - Sénior Expert ferroviaire
INTRODUCTION
L'énergie est à la base de tout moyen de transport :
-
les animaux et l'homme pour les caravanes ou le transport de lourdes charges à l'aide de véhicules équipés de roues ;
-
le vent poussant les voiles des navires en mer ;
-
la vapeur actionnant les pistons d'un moteur d'une locomotive ;
-
la combustion d'un liquide fossile dans les cylindres d'un moteur de véhicule automobile ou de bateau ;
-
la combustion du gaz actionnant un turbomoteur d'avion.
Dans tous les cas, sauf celui du vent, les véhicules, terrestre, aérien ou maritime, embarquent leur source d'énergie pour assurer leur autonomie.
Le chemin de fer a une spécificité depuis le développement de l'électricité industrielle : la voie ferrée est équipée d'une ligne d'alimentation de sorte que l'énergie électrique est « captée », et non plus embarquée, par le véhicule sur rails. Deux conséquences primordiales en découlent :
-
l'autonomie est infinie (tant que la ligne est électrifiée) ;
-
la transformation de l'énergie électrique en énergie mécanique n'engendre d'autre rejet qu'un très faible dégagement de chaleur dû aux pertes. C'est la raison pour laquelle, dès la fin du XIX e siècle, les transports urbains ont été les premiers à mettre en œuvre cette énergie en remplacement de celle du cheval, de la vapeur ou du moteur à combustion interne, très polluants.
Deux parties distinctes recouvrent l'alimentation des trains. La première est la fourniture au réseau ferroviaire de la puissance nécessaire sous la forme et au niveau satisfaisant : ce sont les sous-stations, véritables centrales-interfaces avec le réseau général.
La seconde partie, développée dans le présent article, analyse les fonctions et leurs contraintes, pour assurer la distribution de la puissance électrique en ligne. Les contraintes, électriques, mécaniques, aérodynamiques, sont importantes.
Les différents types d'exploitation des trains demandent une adaptation de ces technologies. Ainsi, les réseaux métropolitains, construits en grande majorité en tunnels, ont-ils, dès l'origine, privilégié l'alimentation par conducteur fixé au sol (appelé communément « 3e rail », respectant ainsi le gabarit restreint de telles infrastructures. De même, le redéveloppement, récent, des réseaux de tramways, engendre des innovations respectant l'environnement des villes, grâce notamment à l'alimentation en énergie par le sol.
Comme il en est pour toute infrastructure de transport, la garantie de bon fonctionnement dans les conditions les plus sévères en termes de densité d'exploitation et de performances économiques, est subordonnée à une maintenance rigoureuse, dont nous analyserons les principaux aspects.
La traction électrique ferroviaire a bénéficié des progrès et des développements de l'électrotechnique et de l'électronique dès l'origine. Une telle dynamique lui a permis de se placer en tête de tous les moyens de transport. En termes de rentabilité énergétique, soulignons le niveau record du rendement atteint par l'engin de traction. Par ailleurs, la transformation de l'énergie électrique distribuée au chemin de fer n'a aucune incidence néfaste sur l'environnement.
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Ligne aérienne de contact
En anglais
1. Distribution de l'énergie électrique
1.1 Architecture
L'énergie électrique primaire est fournie par les centrales de production (hydrauliques, nucléaires, à gaz, éoliennes, solaires) distribuant le courant à tous les abonnés, domestiques ou industriels. Le réseau de distribution, en très haute tension (THT), comprend les postes d'interconnexion alimentant à leur tour des postes de distribution. Le chemin de fer est l'un de ses abonnés ; il doit adapter cette tension grâce à des postes qui lui sont propres, appelés sous-stations.
À quelques rares exceptions près, le système ferroviaire utilise des engins de traction à deux pôles, soit sous tension continue, soit sous tension alternative monophasée.
En Europe, citons la ligne de chemin de fer à crémaillère Zermatt-Gornergrat, alimentée en 725 V triphasé, à l'aide de deux fils de contact et troisième phase par les rails de roulement.
La sous-station est donc un convertisseur de tension triphasée du réseau général en alimentation « deux fils » (figure 1). Les deux conducteurs sont la ligne de contact et les rails de roulement.
Les tensions utilisées diffèrent selon les réseaux, ce qui s'explique par les évolutions et développements de l'électrotechnique depuis 1879, année au cours de laquelle la première locomotive électrique fut expérimentée par Siemens. Résumons les principales tensions en service de nos jours dans quelques pays :
-
courant continu 750 V : réseaux métropolitains et tramways ;
-
courant continu 1 500 V (France Sud-Est et Sud-Ouest, Pays-Bas) ;
-
courant continu 3 000 V (Italie, Belgique, Espagne, Maroc, Pologne, Slovénie,...
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Distribution de l'énergie électrique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - TESSIER (M.) - Traction électrique et thermoélectrique. - Éditions Scientifiques Riber, Paris (1978).
-
(2) - NOUVION (F.) - Les techniques de l'électrification ferroviaire. - École Supérieure d'Électricité, Paris (1966).
-
(3) - ALLENBACH (J.M.), CHAPAS (P.), COMTE (M.), KALLER (R.) - Traction électrique. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Lausanne (2008).
-
(4) - VIVIANT (G.) - L'évolution de la caténaire pour les vitesses supérieures à 300 km/h. - Revue Générale des Chemins de Fer, avr. 2001.
-
(5) - ALIAS (J.) - La voie Ferrée. - Eyrolles, Paris (1984).
-
(6) - Divers auteurs - Alimentation électrique. - Revue Générale des Chemins de Fer, juil.-août 2001.
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Alstom Transport http://www.alstom.fr
Bombardier Transport http://www.bombardier.com/fr/transport
Cegelec https://www.cegelec-stm.fr/a-propos/
Faiveley Transport http://www.faiveleytransport.com
Furrer & Frey http://www.furrerfrey.ch
Régie autonome des transports parisiens http://www.ratp.fr
Réseau ferré de France – RFF http://www.rff.fr
Société nationale des chemins de fer français http://www.sncf.com
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Union internationale des chemins de fer (UIC) http://www.uic.fr...
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