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Alors que les trains à grande vitesse connaissent un formidable essor, le captage électrique par le biais d'un pantographe frottant contre une caténaire reste un des talons d'Achille de leur fonctionnement à haute vitesse. Nous avons testé une idée novatrice qui pourrait à terme apporter une solution à ce problème. Il s'agit de capter le courant sans contact mécanique. La liaison caténaire-pantographe se ferait par l'intermédiaire d'un plasma conducteur créé par un laser émettant des impulsions laser ultrabrèves et intenses. Une première série d'expériences effectuées au centre d'essai de la SNCF à Vitry conduit à des résultats prometteurs.
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Filamentation laser femtoseconde1. Alternative au captage de forts courants par contact mécanique
Aurélien HOUARD, Yves-Bernard ANDRÉ et André MYSYROWICZ travaillent dans le groupe de l’interaction laser matière au sein du laboratoire d’optique appliquée (ENSTA, École polytechnique, CNRS UMR 7639) à Palaiseau.
Michel PELLET travaille à la délégation générale pour l’Armement à Bagneux.
Sur l'électrotechnique ferroviaire :
Composantes et applications électriques du système ferroviaire [D 5 510] de P. Chapas
Composants de l'électrotechnique en traction ferroviaire [D 5 530] de P. Chapas et M. Debruyne
Bien qu'il soit utilisé depuis longtemps dans de nombreuses applications industrielles, le captage de forts courants se fait encore essentiellement par contact mécanique. En particulier pour l'alimentation des trains électriques et des tramways, un pantographe mobile est en appui sur un câble d'acier appelé caténaire. Mais ce système présente un certain nombre d'inconvénients, en particulier à grande vitesse. En effet, la résistance de frottement augmente avec la vitesse, entraînant un effet de freinage et d'usure important. De plus, en frottant contre le câble, le pantographe génère dans la caténaire une onde qui se propage à une vitesse inférieure à 500 km/h (dans le cas d'une caténaire standard). Si le train rattrape cette onde, par un phénomène dit de Mach, le contact caténaire-pantographe peut devenir intermittent et la caténaire peut se rompre. Pour éviter ce désagrément qui concerne principalement les trains à grande vitesse, il faut augmenter la tension mécanique...
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Alternative au captage de forts courants par contact mécanique
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - COUAIRON (A.), MYSYROWICZ (A.) - Femtosecond filamentation in transparent media - . Physics Reports, 441, 47 (2007).
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(2) - MECHAIN (G.), coll - Range of plasma filaments created in air by a multi-terawatt femtosecond laser - . Optics communications, 247, 171 (2005).
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(3) - STRICKLAND (D.), MOUROU (G.) - Compression of amplified chirped optical pulses - . Optics Communications, 56, 219 (1985).
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(4) - TZORTZAKIS (S.), coll - Femtosecond Laser-guided Electric Discharge in Air - . Physical Review E, 64, 57401 (2001).
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(5) - RODRIGEZ (M.), coll - Triggering and Guiding High Voltage Discharge by Ohmic Connection through Ionized Filaments Created by Femtosecond Laser Pulses - . Optics Letters, 27, 772 (2002).
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