Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Le cahier des charges de tout matériel roulant doit répondre à une grande diversité de matériel tout en obéissant à des principes de dimensionnement constant. Cet article débute par l’analyse des différents types d’exploitation d’un matériel roulant. Il poursuit par la présentation des contraintes de dimensionnement propres à un matériel ferroviaire, le calcul du nombre d’essieux moteurs, de la puissance et des rendements, puis par celle du dimensionnement du freinage. Pour terminer, sont passés en revue le matériel roulant en circulation dans le monde.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE - Senior Expert (honoraire) ALSTOM Transport
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Jean-Michel PETIT : Ingénieur ENSEM - Senior Expert (honoraire) ALSTOM Transport
INTRODUCTION
De toutes les composantes du système ferroviaire (cf. Composantes et applications électriques du système ferroviaire), le matériel roulant en est le centre de gravité. Son rôle d’interface vital avec les clients lui impose un cahier des charges rigoureux et d’une grande diversité d’un type de matériel à l’autre pour répondre aux besoins toujours plus spécifiques de la demande.
Nous analyserons en premier lieu ces spécificités en termes d’exploitation. Cette richesse de solutions adaptées obéit cependant à une méthodologie commune : le dimensionnement du matériel ferroviaire, quelle que soit son utilisation, répond aux mêmes critères simples : une charge à remorquer sur un parcours-type dans un horaire donné. Les solutions doivent satisfaire des contraintes pour s’inscrire dans un existant ferroviaire particulièrement lourd à gérer. Il convient d’effectuer l’inventaire exhaustif de ces contraintes, d’en mesurer l’importance relative pour répondre à la demande dans les conditions les plus économiques.
Un exposé théorique se doit d’être illustré par un exercice pratique, c’est pourquoi nous « dimensionnerons » un engin moteur, sachant que la méthode est applicable à tout type de matériel.
Enfin, nous donnerons un aperçu succinct, mais représentatif des matériels existants les plus récents circulant dans le monde.
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Présentation
Matériel roulant adapté au type d’exploitation3. Dimensionnement du freinage
3.1 Efforts mis en jeu et modes de freinage
En traction, l'effort est développé par l'engin moteur, de sorte que la distance de mise en vitesse peut être très importante ; l'horaire en tient compte.
En freinage, la distance d’arrêt conditionne la sécurité et l’espacement des circulations, car pour une vitesse donnée, elle doit être inférieure à la distance d'implantation des signaux d'avertissement et d'arrêt.
Cette obligation impose un effort retardateur, donc une énergie à dissiper, que l'engin moteur ne peut produire seul. Chaque véhicule remorqué doit donc participer au freinage en raison directe de sa masse. Le freinage, contrairement à la traction, est obligatoirement réparti sur tous les véhicules composant le train.
L'énergie cinétique à détruire :
est proportionnelle au carré de la vitesse et à la masse en mouvement.
Exemple d'un train de 720 tonnes à 160 Km/h.
L’énergie cinétique à dissiper est :
Si ce train s'arrête en 60 s (ce qui correspond à une décélération de 0,75 m/s2) la puissance de freinage est :
Soit plus de deux fois la puissance de traction d'une locomotive de 5 600 kW !
Si chaque véhicule de masse moyenne de 80 tonnes dispose de son énergie de freinage, l’énergie à dissiper devient :
Si cette énergie est dissipée sur 4 essieux, la puissance unitaire de freinage par essieu est de 328 kW.
Deux modes...
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Dimensionnement du freinage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KALLER (R.), ALLENBACH (J.M.) - Traction électrique. - Presses Universitaires Romandes (1995).
-
(2) - NOUVION (F.), WOIMANT (B.), MACHEFERT- TASSIN (Y.) - Histoire de la traction électrique. - Tomes 1 et 2 - Éditions La Vie du rail (1983).
-
(3) - NOUVION (F.) - Les techniques de l’électrification ferroviaire. - École supérieure d’électricité no 2032 ; 2033 ; 2142 ; 2143 (1966).
-
(4) - VEERBECK (H.) - Connaissances actuelles de l’adhérence et de son utilisation. - Rail international (1973).
-
(5) - CURTIUS (E.W.), KNIFFER (A.) - Nouvelles données relatives à l’adhérence entre roues et rails. - Elektrische Bahnen no 9 (1950).
-
(6) - CHAPAS (P.) - La Traction ferroviaire. - Documentation interne ALSTOM...
ANNEXES
Dans les Techniques de l’Ingénieur – Génie électrique
* - Le système ferroviaire met en œuvre tous les principes et applications technologiques relatifs au génie électrique. De ce fait, la totalité du présent traité est concerné par ce sujet, en particulier les articles qui suivent.
PROVOOST (M.) - COURTOIS (C.) - Traction électrique ferroviaire. Dynamique ferroviaire et sous- stations, - D 5 501 (1998).
SABATE (V.) - Traction électrique ferroviaire. Convertisseurs et moteurs - , D 5 502 (1998).
CHAPAS (P.) - Composantes et applications électriques su système ferroviaire - , D 5 510 (2003).
HAUT DE PAGE
Ouvrages généraux
* - Guide de la technique (4) – Les constructions- Presses polytechniques et universitaires romandes (1993).
HAUT DE PAGE
UIC – Union internationale des chemins de fer http://www.uic.asso.fr
SNCF http://www.sncf.com
ALSTOM http://www.alstom.com
BOMBARDIER http://www.bombardier.com
SIEMENS http://www.siemens-ts.fr
Répertoire des sites ferroviaires...
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