Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
La technologie pendulaire permet d’augmenter la vitesse de passage des trains en courbe optimisant ainsi les temps de parcours sur les lignes conventionnelles. Le système doit toutefois être conçu de façon à garantir la sécurité et à offrir un certain niveau de confort aux passagers. Cet article expose les principes de base de la pendulation ferroviaire. Il détaille les différentes variantes de système de pendulation embarqué sur les matériels Alstom depuis les premiers Pendolinos. Face au développement de la Très Grande Vitesse à travers le monde, les auteurs donneront leur vision du marché de la technologie pendulaire.
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The goal of tilting technology is to increase the speed of trains in curves and thus optimize the journey times of conventional lines. However, the system must be designed to have no impact on safety while ensuring a certain level of comfort for passengers. This article provides the basis principles of tilting and gives detail about the various configurations of tilting system embedded on Alstom products since the first Pendolinos. Faced with the development of Very High Speed throughout the world, the authors will give their vision of the market oftiltingtechnology.
Auteur(s)
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Alessandro ELIA : Ancien directeur du département de pendulation ferroviaire, Alstom - Participant au CEN TC256, Président du WG7
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Gérald HAUSER : Ancien directeur du département de pendulation ferroviaire, Alstom
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Naim KUKA : Ancien responsable du réseau d’expertise dynamique de Rame & Mécatronique et Master Expert, Alstom
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Grégoire NICOLEAU : Ingénieur en chef, responsable du développement de la fonction pendulation sur Avelia Liberty, Alstom
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Riccardo VERARDI : Senior Expert dynamique de rame et Bogie, Alstom
INTRODUCTION
Cet article traite de la pendulation ferroviaire. Même si l’article est principalement consacré au matériel roulant, la pendulation ferroviaire doit être considérée comme un système global incluant également l’infrastructure (voie, caténaire) et la signalisation.
La pendulation ferroviaire permet de tirer profit du fait que pour chaque courbe il existe un écart entre la limite de vitesse définie pour le confort des passagers et la limite de vitesse définie pour la sécurité de circulation. Grâce à des systèmes embarqués complexes, l’optimisation des profils de vitesse des lignes ferroviaires existantes a été rendue possible sans avoir à investir dans de nouveaux tracés.
Cet article expose les grands principes théoriques et les notions clés qui permettent de cerner les différents enjeux associés à la technologie pendulaire.
Un focus est fait sur le confort du passager et, en particulier, sur les effets physiologiques que la pendulation peut engendrer.
Les éléments théoriques sont illustrés par les nombreuses applications réalisées par Alstom depuis les années 1970 jusqu’à nos jours.
Enfin, les auteurs donneront leur vision sur ce marché de niche qui arrive cependant à tirer son épingle du jeu malgré une concurrence toujours plus forte de la Très Grande Vitesse.
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KEYWORDS
motion sickness | cinetose | cant deficiency | tilting technology | Alstom products
DOI (Digital Object Identifier)
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Performances, confort et sécurité de circulation2. Besoins et défis techniques associés à la pendulation
Cette section donne les éléments clés pour comprendre les grands principes de la pendulation ferroviaire et pour appréhender la conception du matériel roulant pendulaire.
2.1 Besoins : considérations qualitatives
Un passager voyageant dans un train conventionnel (non pendulaire) circulant dans une courbe à une certaine vitesse est attiré vers l’extérieur de la courbe par la force centrifuge.
Afin de réduire l’accélération non compensée (ANC) au niveau du contact roue/rail (et donc l’accélération latérale ressentie par le passager), la voie est conçue de façon à ce que le rail extérieur soit surélevé par rapport au rail intérieur (il s’agit du dévers). Plus le dévers est élevé, plus le train peut circuler rapidement pour une ANC donnée.
Cependant, la valeur du dévers a une limite, en particulier afin d'éviter le renversement de certains matériels (avec un centre de gravité haut comme les locomotives ou les wagons de marchandises) vers l’intérieur de la courbe à basse vitesse.
Le dévers est associé à une vitesse d’équilibre correspondant à une ANC nulle. Si le train roule plus vite que la vitesse d’équilibre, alors il roule en insuffisance de dévers (i.e. avec une ANC dirigée vers l’extérieur de la courbe) et inversement si le train roule plus lentement que la vitesse d’équilibre, alors il roule en excès de dévers (i.e. avec une ANC dirigée vers l’intérieur de la courbe). Par conséquent, lorsque des trains circulent dans une courbe en excès ou en insuffisance de dévers, les voyageurs sont soumis à une accélération résiduelle.
En insuffisance de dévers, le système de pendulation permet de faire pivoter les caisses selon leur axe longitudinal vers l’intérieur des courbes, donc de créer artificiellement du dévers et ainsi de réduire l’accélération résiduelle ressentie par les passagers.
La pendulation ferroviaire permet donc d’optimiser les profils de vitesse sur les voies existantes sans dégrader le confort des passagers dans les courbes.
D'une manière générale, un système ferroviaire rentable visera une circulation en insuffisance de dévers afin d'utiliser la voie au maximum de ses possibilités.
Le graphique de la figure 1...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - TERRASSE (J.) - Une nouvelle voiture dite « pendulaire » destinée aux très grandes vitesses (A new car called « pendulum » for very high speeds). - Revue générale des chemins de fer (1957).
-
(2) - PORTEFAIX - L’inclinaison des caisses des véhicules – Problèmes et perspectives (The inclination of vehicle bodies – Problems and perspectives). - Revue générale des chemins de fer (1972).
-
(3) - SANTANERA - Oreste : FS and RENFE try out tilt-body prototype trains. - Railway Gazette International (2004).
-
(4) - CAMPOSANO - Italy’s Pendolino : a successful experiment, International Railway. - Journal (1979).
-
(5) - CAMPOSANO - Velocità economica ottimale per le nuove linee viaggiatori ad alta velocità (Optimal economic speedfor new high-speed passenger lines). - Ingegneria Ferroviaria (1975).
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