Jusqu'à ce jour, aucune autre énergie que l'électricité n'a été durablement utilisée pour le fonctionnement des véhicules ferroviaires urbains. Dès son origine, le Métropolitain de Paris a utilisé l'électricité qui était, et qui est encore aujourd'hui, la seule énergie qui offre toutes les qualités pour l'exploitation d'un réseau de transport urbain souterrain performant.
Là où elle est consommée, elle est peu polluante. En effet, à l'utilisation, elle n'entraîne aucun rejet nocif pour l'homme et pour son environnement et les machines qui la transforment en énergie mécanique n'émettent que peu de bruit et de vibrations. Dans le cas d'un système de transport en site propre, elle peut être facilement distribuée aux véhicules en circulation, qui dès lors n'ont pas à stocker de l'énergie dans des réservoirs lourds et potentiellement dangereux en souterrain. Les pertes d'énergie dans les circuits et dans les machines électriques engendrées par le fonctionnement des véhicules et des auxiliaires sont faibles, ce qui limite considérablement la dissipation de chaleur dans les tunnels et les stations souterraines.
Au fil des années, la pollution de l'air et le bruit sont devenus pour les villes une préoccupation de plus en plus forte. Redécouvrant les vertus de l'électricité pour les transports de surface, les autorités organisatrices du transport ont alors poussé au renouveau des lignes de tramway. À ces considérations s'ajoute le constat que sans l'électricité et ses systèmes de distribution, le transport public ferroviaire, n'offrirait pas aujourd'hui le haut niveau de service actuel, en termes de capacité, de performance, de disponibilité et de qualité. On comprend donc que le système d'alimentation et de distribution de l'énergie électrique est une composante essentielle de tout système ferroviaire urbain.
Ce système d'alimentation électrique du ferroviaire urbain fait appel à des solutions techniques qui lui sont propres, car les plus adaptées aux spécificités du transport en ville, à son exploitation (arrêts nombreux, cadences élevées, stationnements brefs) et à son environnement (tunnel, voie publique). Ce dossier est consacré à la principale fonction du système : l'alimentation en énergie des véhicules.
Nous nous proposons de montrer comment ce système s'est adapté, au fil du temps :
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à l'augmentation des performances commerciales et de la consommation en énergie ;
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aux exigences accrues de continuité et de sécurité du service, en particulier, dans le cadre d'une exploitation automatisée ;
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à l'évolution des contraintes liées à l'environnement urbain et à la fourniture d'énergie.
Nous donnons également un aperçu des règles de conception généralement appliquées en France, en particulier pour :
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l'architecture fonctionnelle ;
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les schémas électriques ;
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le dimensionnement des équipements ;
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la gestion de l'énergie.
Nous traiterons à la fois des applications au métro, au RER et au tramway.
