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1 - DOMAINE FERROVIAIRE ET SES SOUS-SYSTÈMES FONCTIONNELS

2 - INFRASTRUCTURE

3 - MATÉRIEL MOTEUR

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TRP3013 v1

Conclusion
Compatibilité électromagnétique du système ferroviaire - Bases, contexte et référentiels

Auteur(s) : Didier FRUGIER, François VIENNOT

Date de publication : 10 nov. 2018

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RÉSUMÉ

Cet article traite du système ferroviaire et de ses interactions en termes de compatibilité électromagnétique (CEM). Constituants de grandes dimensions et courants forts sont des paramètres influents pour la CEM. Toutefois, les règles de l’art dans un premier temps puis les normes plus récemment permettent d’assurer la CEM au sein du système ferroviaire et avec son environnement. Néanmoins, certaines situations particulières subsistent et sont étudiées au cas par cas. Cet article décrit le système ferroviaire, établit les bases élémentaires dans ce contexte et présente le référentiel associé.

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ABSTRACT

Electromagnetic Compatibility of the Railway System. Basis, Context, and Reference Documents

This article presents the railway system and its electromagnetic compatibility (EMC) interactions. Large-dimension constituents and high currents influence EMC. However, the state of the art first, then more recently engineering standards and rules, help secure EMC in the railway system and its environment. Nevertheless, some particularities remain and have to be studied case by case. The first part of the article describes the railway system, sets in place the basics and presents the associated technical reference.

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

La mise en circulation d’un convoi ferroviaire suppose que chacun des éléments qui le compose (tramway, locomotive, matériel remorqué, automotrice, rame TGV...) présente une certaine aptitude à s’intégrer au sein du convoi (sous-système matériel roulant), de l’infrastructure ferroviaire, et plus généralement dans son environnement. Réciproquement, les autres mobiles en circulation, l’ouvrage ferroviaire pris dans son ensemble, et les systèmes externes au domaine ferroviaire doivent ensemble respecter la circulation du convoi considéré. En d’autres termes, composer et faire circuler un véhicule ou un convoi ferroviaire imposent de respecter les règles élémentaires de compatibilité électromagnétique (CEM) entre sous-systèmes.

Assurer la CEM entre sous-systèmes est d’autant plus important que le chemin de fer met en jeu des sous-systèmes de grandes dimensions, qu’il utilise de plus en plus la traction électrique et que la puissance des engins moteurs augmente avec les charges remorquées ainsi que les vitesses commerciales pratiquées, que le trafic est accru notamment en zone urbaine... Par ailleurs, la traction électrique fait appel à des équipements à conversion statique d’énergie capables d’établir et de couper de fortes intensités sous des tensions élevées. Cette problématique de CEM concerne aussi bien les transports collectifs en milieu urbain en mode électrique que le chemin de fer en général. Le système ferroviaire est de dimension internationale, et la mondialisation du marché industriel ferroviaire est plus que jamais d’actualité. Les concepteurs doivent donc harmoniser leurs produits en tenant compte de caractéristiques variables selon les pays : tensions et fréquences d’alimentation, équipements de sécurité, gabarits mécaniques, mode d’exploitation...

Le domaine ferroviaire est le siège :

  • de courants harmoniques directement liés aux fréquences de fonctionnement des convertisseurs et du réseau d’alimentation ;

  • de variations d’intensité à l’origine de champs magnétiques ;

  • de variations rapides de tension, lesquelles sont sources de courants capacitifs.

Le domaine ferroviaire comporte aussi des installations à courants faibles utilisés pour les fonctions de contrôle-commande et pour les systèmes d’information. Ces sous-systèmes sont sensibles à l’influence des courants forts. Les dimensions de chacun de ces sous-systèmes sont importantes, quelques dizaines ou centaines de mètres pour le convoi proprement dit, des dizaines de kilomètres pour le sous-système d’alimentation ainsi que pour l’infrastructure en général, notamment les supports des systèmes d’information.

Dans ce contexte, le matériel de traction est souvent considéré comme le principal perturbateur ou « agresseur » tandis que les équipements à courants faibles sont en général considérés comme des « victimes ».

Cet exposé présenté en deux articles conjoints se concentrera sur la compatibilité spécifique au domaine ferroviaire, à savoir l’interaction 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 nombreuses autres publications des Techniques de l’Ingénieur et ouvrages spécialisés...

Ce premier article décrit les sous-ensembles fonctionnels du système ferroviaire, rappelle quelques grands principes de CEM et pose le cadre référentiel. Le second article [TRP 3 014] détaillera les interactions entre sous-systèmes puis présentera quelques exemples issus du retour d’expérience afin d’expliciter les limites dans la recherche de la compatibilité électromagnétique.

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KEYWORDS

EMC   |   electrical traction   |   control command   |   railway signalling

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp3013


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4. Conclusion

Les « règles de l’art » dans un premier temps et les normes parues plus récemment dans l’histoire du ferroviaire permettent d’assurer la compatibilité électromagnétique non seulement au sein du système ferroviaire mais également avec son environnement. Les grands principes permettant d’assurer la compatibilité entre et avec les principaux éléments ou sous-ensembles du système ferroviaire et de son environnement ont été présentés. C’est une réelle nécessité que d’intégrer les raisonnements CEM dès la conception à l’ensemble du système notamment en identifiant les interfaces critiques, le partage des fréquences et amplitudes autorisées, les risques associés aux gabarits et les éventuels replis possibles si des interférences sont suspectées sans attendre le stade de la mise en service qui ne permet plus les modifications... Cela impose donc un travail collaboratif entre toutes les parties prenantes afin de disposer des bonnes informations pour ne pas faire de la surprotection ou passer à côté d’un problème réel. Les interactions et l’illustration de cette problématique sur des cas concrets issus du retour d’expérience font l’objet de l’article [TRP 3 014].

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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.  -  ...

1 Sites Internet

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

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2 Normes et standards

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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