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RÉSUMÉ
Cet article traite du système ferroviaire et plus particulièrement des interactions existantes d’un point de vue électromagnétique. Il détaille les interactions entre l’alimentation en énergie et le matériel roulant, ainsi que les modes de couplage entre les sous-systèmes matériel roulant et contrôle-commande et signalisation, et les possibles scénarios de perturbations qui en découlent. Il présente des situations particulières issues de retours d’expériences pour illustrer le fait que la CEM ne peut être qu’un compromis, lequel doit être acceptable pour chacun des sous-systèmes concernés. La gestion des contraintes exportées exige une étroite collaboration des experts en charge de ces sujets pour chaque sous-système.
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This article present the railway system, and specifically electromagnetic interactions. It details the interactions between power supply and rolling stock, and the modes of coupling between rolling stock subsystems and control-command and signaling, and the possible resulting disturbance scenarios. Some particular situations from feedback in real projects are described and the chosen solutions are presented to illustrate the fact that EMC can only be a compromise that needs to be acceptable by each sub-system concerned. Management of exported constraints requires close collaboration of experts in charge for each sub-system.
Auteur(s)
-
Didier FRUGIER : Expert Compatibilité Électrique Matériel Roulant/Infrastructure - SNCF Mobilités, Direction du Matériel, Centre d’Ingénierie du Matériel
-
François VIENNOT : Directeur COSEA-SGST : Contrôle-Commande-Signalisation/Télécommunications - SYSTRA – Ligne à Grande Vitesse Sud-Europe Atlantique
INTRODUCTION
Après avoir décrit dans le premier article le système ferroviaire, rappelé quelques principes de compatibilité électromagnétique (CEM) et présenté le référentiel applicable au domaine ferroviaire, ce second article traite des interactions entre les sous-systèmes le composant. Ne sont donc pas abordées les problématiques de CEM internes à chacun des sous-systèmes qui relèvent de la CEM industrielle donc plus « traditionnelle », ces sujets étant traités dans de nombreux autres articles des Techniques de l’Ingénieur et ouvrages spécialisés…
Dans ce contexte particulier, le matériel de traction est souvent considéré comme le principal perturbateur ou « agresseur ». Les équipements à courants faibles sont en général assimilés à la notion de « victimes ». Mais d’autres scenarii « d’agressions » existent et le système ferroviaire peut également être exposé à des perturbations du monde extérieur. De même, le matériel roulant peut être « victime » à son tour, ce sont donc différents cas de figure représentatifs des différentes interactions possibles qui sont présentés dans ce second article afin d’illustrer les principes introduits dans le premier article [TRP 3 013]. Chacun des sous-systèmes peut, tour à tour, être positionné comme perturbateur ou perturbé. La résolution des cas rencontrés demande un partage des connaissances de chacun des sous-systèmes et requiert également une étroite collaboration entre les acteurs afin de maintenir, ou dans les cas extrêmes de rétablir, la compatibilité électromagnétique au sein du système ferroviaire voire avec son environnement... La maîtrise des interfaces entre les sous-systèmes est donc primordiale à la qualité de l’exploitation ferroviaire. Les évolutions tant technologiques que règlementaires sont abordées à la fin de ce second article.
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KEYWORDS
EMC | electrical traction | control command | railway signalling
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Interaction entre l’alimentation en énergie et le matériel roulant
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5. Conclusion/évolutions probables du système ferroviaire
Les interactions entre les sous-systèmes ont été exposées mais leur comportement en termes de CEM est susceptible d’évoluer au cours du temps, certaines configurations particulières ne se révèlent qu’occasionnellement. Ainsi, l’apparition d’un problème relevant de la compatibilité électromagnétique implique une recherche des causes et des modes de couplages, cette recherche ne pourra être efficiente que par un partage des connaissances entre les différents acteurs du système. Les exemples présentés sont issus du retour d’expérience, ils sont caractéristiques d’une démarche système. D’autres cas d’espèce ont été recensés, tous ne peuvent pas être décrits ici. Les cas pris en exemple illustrent la complexité des situations liées aux installations de grandes dimensions et nous éclairent sur le fait que la solution aux problèmes de CEM n’est possible que par un compromis entre « victimes » et « agresseurs ». En effet, la compatibilité électromagnétique ne peut être obtenue que par un juste équilibre entre émission et susceptibilité. Rares sont les cas où une action menée unilatéralement permet de traiter un problème CEM. La CEM doit être considérée comme une discipline à part entière, celle-ci intervient aux différentes phases du cycle de vie des sous-systèmes du domaine ferroviaire. La pérennité des solutions mises en œuvre eu égard à la CEM implique que la maintenance reste vigilante sur cette problématique évolutive.
Les évolutions sont liées aux innovations de chacun des domaines, ainsi en télécommunications, le développement de nouveaux protocoles et l’utilisation des supports tels que la fibre optique font disparaître une partie des risques possibles. Pour les convertisseurs (embarqués ou au sol), l’arrivée de semi-conducteurs au carbure de silicium, l’application de nouvelles typologies (transformateur électronique), et l’augmentation des fréquences de travail qui pourraient en découler, vont entraîner la poursuite de la migration des bandes de fréquences harmoniques. Cette évolution couplée à la poursuite de la miniaturisation des convertisseurs, à l’augmentation de la densité des systèmes actifs et du nombre de systèmes sensibles (dont les systèmes communicants : Internet des objets (IoT), Internet à bord...) va rendre plus complexe...
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Conclusion/évolutions probables du système ferroviaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MAUMY (F.) - Performances en matière de compatibilité électromagnétique des systèmes de conversion statique utilisés dans le transport ferroviaire. - Revue Générale de l’électricité, nov. 1991.
-
(2) - SABATE (V.) - Perturbations électriques générées par la traction. Identification et actions. - Revue technique GEC Alsthom, n° 5 (1991).
-
(3) - JEUNESSE (A.), DEBRUYNE (M.) - La BB 36000 : la locomotive multitension européenne. - Revue de l’électricité et de l’électronique, oct. 1998.
-
(4) - JEUNESSE (A.), GENDRON (B.) - La compatibilité électrique entre les matériels roulants ferroviaires et les installations fixes de traction. Contribution à la démarche normative européenne. - Revue Générale des Chemins de Fer, oct. 2002.
-
(5) - GOERES (D.) - Interactions électriques entre l’infrastructure et les matériels roulants ferroviaires. - ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Traction électrique ferroviaire – Dynamique ferroviaire et sous-stations.
-
Traction électrique ferroviaire – Convertisseurs et moteurs.
-
Traction électrique ferroviaire – Pour en savoir plus.
Mandat M/486 http://www.etsi.org/images/files/ECMandates/m486.pdf
Guide 26 CEN/CENELEC http://www.cencenelec.eu/standards/Guides/Pages/default.aspx
HAUT DE PAGE
Série de normes EN 50238 : Applications ferroviaires – Compatibilité entre le matériel roulant et les systèmes de détection des trains
-
Partie 1 – Généralités
-
Partie 2 – Compatibilité avec les circuits de voie
-
Partie 3 – Compatibilité avec les compteurs d’essieux
EN 50163 - Applications ferroviaires – Tensions d’alimentation des réseaux de traction
EN 50388 - Applications ferroviaires – Alimentation électrique et matériel roulant – Critères techniques pour la coordination entre le système d’alimentation (sous-station) et le matériel roulant pour réaliser l’interopérabilité
Série de normes EN 50121 : Applications ferroviaires – Compatibilité électromagnétique
-
Partie 1 : Généralités
-
Partie 2 : Émission du système ferroviaire dans son ensemble vers le monde extérieur
-
Partie 3-1 : Matériel roulant – Trains et véhicules...
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