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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 les sous-systèmes matériel roulant et contrôle-commande et signalisation
En anglais
1. Interaction entre l’alimentation en énergie et le matériel roulant
La caténaire, constituée d’un ensemble de conducteurs électriques, est située à un peu plus de cinq mètres au-dessus du sol. Du point de vue du « tractionnaire », elle apporte l’énergie nécessaire à l’engin moteur. Du point de vue de la CEM, elle se comporte comme une ligne à constantes réparties formée d’inductances et de capacités. L’inductance est de l’ordre du millihenry au kilomètre et la capacité de l’ordre de 15 à 25 nF au kilomètre.
Les installations fixes de traction électrique (IFTE) doivent fournir l’énergie de traction en tout point de la ligne ferroviaire en respectant des critères de qualité. L’engin de traction doit consommer au mieux cette énergie sans la polluer. Ces deux sous-systèmes sont donc intimement interdépendants l’un de l’autre. Différents phénomènes physiques ont été observés, certains sont d’une telle ampleur qu’ils peuvent conduire à des perturbations de l’exploitation ferroviaire, voire à des avaries graves sur le matériel roulant et/ou des équipements de l’infrastructure.
1.1 Déformations répétitives de la tension caténaire
La mise en service depuis 1971 des engins moteurs à redresseurs contrôlés, thyristors-diodes, a mis en évidence, sur certains secteurs d’alimentation et pour des configurations particulières, des déformations répétitives de la tension caténaire avec des tensions pouvant atteindre 70 à 80 kV en valeur crête (figure 1). Ces amplitudes exceptionnelles peuvent conduire à la destruction de certains équipements au sol ou sur des matériels roulants stationnés et restés sous tension (alimentation des auxiliaires).
Une analyse du spectre harmonique été réalisée (figure 2). Cette analyse spectrale montre que la déformation de la tension est principalement due à des harmoniques impaires dont les fréquences sont situées autour de 1 000 Hz.
Comme vu dans ...
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Interaction entre l’alimentation en énergie et le matériel roulant
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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