Présentation
RÉSUMÉ
Avec le temps, la pollution urbaine devient un véritable fléau dans des villes en perpétuelle évolution. Les autorités organisatrices du transport sont donc amenées à reconsidérer les solutions des véhicules ferroviaires urbains. Sont considérés le métro, le RER, mais également le tramway. Ces derniers font appel à une alimentation électrique peu polluante, propre en site, et avec peu de perte. Cet article détaille comment ce système d'alimentation s'est adapté aux spécificités de ces transports urbains (arrêts fréquents et nombreux, cadences élevées, etc.), tout en permettant un haut niveau de service actuel (capacité, qualité, sécurité). Les règles de conception généralement appliquées en France sont ensuite recensées.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
William SEILER : Ingénieur ESE - Ingénieur honoraire RATP
-
Jacques LEDUC : Ingénieur ENSEEIHT - Responsable d'études énergie traction RATP
INTRODUCTION
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 :
-
à l'augmentation des performances commerciales et de la consommation en énergie ;
-
aux exigences accrues de continuité et de sécurité du service, en particulier, dans le cadre d'une exploitation automatisée ;
-
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 :
-
l'architecture fonctionnelle ;
-
les schémas électriques ;
-
le dimensionnement des équipements ;
-
la gestion de l'énergie.
Nous traiterons à la fois des applications au métro, au RER et au tramway.
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Énergies > Réseaux électriques et applications > Applications électromécaniques > Alimentation des véhicules ferroviaires urbains > Évaluation du besoin énergétique
Présentation
Conception du système d'alimentationArticle inclus dans l'offre
"Systèmes ferroviaires"
(60 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
2. Évaluation du besoin énergétique
2.1 Caractéristiques de la charge roulante
La charge électrique constituée par les trains n'est pas une charge constante comme le laissent à penser les propos sur la marche-type. En effet, la courbe d'évolution du courant (figure 2) capté par un train en mouvement se caractérise par une succession d'appels et de renvois de courant sur la ligne de contact (démarrages et freinages), espacées de périodes de faible charge (charge des auxiliaires des véhicules) correspondant aux arrêts et aux courses sur l'erre. La consommation en énergie électrique résulte principalement :
-
de l'énergie dissipée dans les freins (importante en absence de récupération) ;
-
de la résistance à l'avancement (résistance de l'air, effet piston, roulement…) ;
-
des pertes électriques et mécaniques dans la chaîne de traction ;
-
de l'énergie de pesanteur (en plus ou en moins).
La puissance moyenne ne représente que 15 à 20 % de la puissance de pointe, ce ratio étant plus faible quand la marche est très détendue ou quand il y a récupération au freinage.
La charge sur les installations est heureusement moins « hachée » et aux postes d'alimentation, le ratio est plutôt de 30 à 40 % (figure 12).
Il faut souligner que sur les parties de ligne où les trains sont très espacés, comme le tramway ou les branches du RER on observe que les postes voient passer successivement les mêmes trains sans que les appels de puissance ne surviennent simultanément. Autrement dit, la valeur maximale de la puissance appelée globalement sur un groupe de postes est bien inférieure à la somme des pointes individuelles. C'est l'« effet de charge roulante », bien connu sur le ferroviaire grandes lignes. Il peut avoir une incidence favorable sur le dimensionnement des postes HTA en amont.
HAUT DE PAGE2.2 Effet des allures de marche
La marche tendue peut engendrer un surcroît de consommation de 10 à 20 %, pour un gain de temps de quelques secondes par...
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Évaluation du besoin énergétique
Article inclus dans l'offre
"Systèmes ferroviaires"
(60 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - VENARD (C.), IZABEL (P.) - Dimensionnement des équipements fixes d'alimentation traction à la RATP. - RGCF, juin 1988.
-
(2) - VENARD (C.) - Les divers systèmes d'alimentation électrique des métros. - Revue RATP Savoir Faire, no 23 et 25 (1997).
-
(3) - Sub-Committee « Electrical Installations and Safety Systems » of UITP - Reducing energy consumption in underground systems – an important contribution to protecting the environment. - UITP, 52th International Congress, Stuttgart (1997).
-
(4) - SEILER (W.) - Effect of stray currents on metallic structures located near a DC traction railway system. - International PCIM Conference, Power Quality, Nuremberg, 20-22 mai 2003.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Applications ferroviaires – Tensions d'alimentation des réseaux de traction - EN 50163 -
-
Applications ferroviaires – Traction électrique – Partie 1 : mesures de protection relatives à la sécurité électrique et à la mise à la terre - EN 50122-1 -
-
Applications ferroviaires – Traction électrique – Partie 2 : mesures de protection contre les effets des courants vagabonds issus de la traction électrique à courant continu - EN 50122-2 -
-
Protection contre la corrosion due aux courants vagabonds des systèmes à courant continu - EN 50162 -
-
Applications ferroviaires – Installations fixes – Lignes aériennes de contact pour la traction électrique - EN 50119 -
-
Convertisseurs à semi-conducteurs - CEI 146 -
ANNEXES
Arrêté technique du 17 mai 2001 (modifié par l'arrêté du 10 mai 2006) fixant les conditions techniques auxquelles doivent satisfaire les distributions d'énergie électrique. Titre 3 – Traction électrique. JO du 12 juin 2001.
Arrêté du 17 mars 2003 relatif aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement au réseau public de distribution d'une installation de consommation d'énergie électrique.
HAUT DE PAGE
MARCADET : Modélisation Appliquée aux Réseaux Continus d'Alimentation et Distribution de l'Énergie Traction (logiciel RATP).
HAUT DE PAGE
Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94 % à découvrir.
Déjà abonné ? Se connecter
Article inclus dans l'offre
"Systèmes ferroviaires"
(60 articles)
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques.
Quiz, médias, tableaux, formules, vidéos, etc.
Opérationnels et didactiques, pour garantir l'acquisition des compétences transverses.
Un ensemble de services exclusifs en complément des ressources.
