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RÉSUMÉ
L'une des composantes majeures du système ferroviaire est le moyen de traction dont l'une des sources d'énergie principale est l'électricité. Celle-ci s'appuie sur des technologies dont l'évolution n'a cessé de se manifester à tous les niveaux, de la distribution à son utilisation sur les véhicules de traction. La recherche du meilleur rendement énergétique et de l'économie de son utilisation en sont les critères essentiels. Ainsi la traction électrique voit ses domaines d'application se diversifier dans toutes les catégories de transport, de la grande vitesse aux transports lourds jusqu'aux dessertes urbaines.
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-
Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE - Senior Expert ferroviaire
INTRODUCTION
Les applications ferroviaires de l’électrotechnique et de l’électronique ont profondément évolué ces quarante dernières années, tant au niveau des équipements que de leur intégration dans le « système ferroviaire », avec les enjeux économiques, énergétiques et environnementaux, sans omettre les exigences fondamentales en matière de fiabilité et de sécurité.
Il est intéressant de mesurer ces évolutions dans les trois domaines essentiels de la traction électrique ferroviaire, que sont :
-
les installations fixes d’alimentation des trains en énergie ;
-
les chaînes de traction qui assurent à bord des engins moteurs la conversion électromécanique ;
-
les équipements de contrôle-commande, autrefois désignés « équipements de signalisation », selon des principes et réalisations moins élaborés qu’actuellement.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de mai 1998 par Marc PROVOOST
- Version archivée 2 de févr. 2004 par Pierre CHAPAS
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2. Chaînes de traction
À partir de l’énergie embarquée ou distribuée, la chaîne de traction adapte le couple moteur nécessaire aux essieux. Deux catégories se distinguent :
-
chaîne de traction électrique où les essieux sont entraînés par un moteur électrique ;
-
chaîne de traction mécanique ou hydrodynamique.
La première catégorie est, de loin, la plus répandue car elle concerne les deux sources d’énergie : embarquée et distribuée. La seconde est réservée aux matériels de petite et moyenne puissance tels que les automotrices.
Un siècle de développement ferroviaire a reposé sur l’emploi du moteur à courant continu à collecteur à excitation série, la contrepartie étant d’adapter l’alimentation électrique grâce à des tensions moyennes (600 à 3 000 V). L’appareillage permettant le réglage de cette tension (rhéostat de démarrage) est complexe, lourd et de faible rendement dû aux pertes par effet Joule. Ces tensions engendrent par ailleurs des pertes en ligne importantes provoquées par les forts courants appelés.
C’est la raison pour laquelle la Suisse et les pays germaniques ont opté pour la distribution sous tension alternative élevée (15 kV) alimentant, par l’intermédiaire d’un transformateur à prises multiples (graduateur), les moteurs à collecteur dits « directs » sous fréquence dite « spéciale » :
Le progrès majeur apparaît, dans les années 1950, avec le développement des redresseurs de courant permettant le passage du courant alternatif au courant continu : redresseur à vapeur de mercure, puis redresseur semi-conducteur (diode au silicium). Ainsi, l’alimentation peut-elle s’effectuer sous tension alternative encore plus élevée, 25 kV-50 Hz, tout en conservant le moteur à courant continu à collecteur.
Justement ce fameux moteur présente, par son collecteur, divers handicaps : coût de fabrication très élevé, fréquent courts-circuits entre lames, et des exigences de maintenance (reprofilage fréquent) qu’il impose : élevées.
La deuxième étape de l’évolution...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALLENBACH (J.-M.), CHAPAS (P.), COMTE (M.), KALLER (R.) - Traction électrique. - Presses Polytechniques et Universitaires Romandes. Lausanne (2008).
-
(2) - TESSIER (M.) - Traction électrique et thermoélectrique. - Éditions Riber (1978).
-
(3) - MICHON (J.) - 10 ans d’alimentation du TGV-Sud-Est. - Revue Générale des Chemins de Fer, France, oct. 1991.
-
(4) - TGV - 30 ans de grande vitesse. - Ouvrage collectif coordonné par METZLER (J.-M.) édité par la Revue Générale des Chemins de Fer (2011).
-
(5) - LOUVEL, EZERZERE, JOURDES - Systèmes électroniques embarqués et transports. - Dunod (2014).
-
(6) - Signalisation et Automatismes Ferroviaires. - Ouvrage collectif sous la direction...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
International Railway Journal – IRJ http://www.railjournal.com/
Fédération des industries ferroviaires http://www.fif.asso.fr/
Union des industries ferroviaires européennes http://www.unife.org/
Société nationale des chemins de fer français https://www.recherche.sncf.com/
Ingénierie SNCF http://www.ingenews.sncf.fr/
CONIFER http://www.conifer.fr
HAUT DE PAGE
InnoTrans (International Trade Fair for Transport Technology)
Berlin – Salon des composants innovants, véhicules, systèmes ferroviaires
Septembre – Années paires http://www.innotrans.de
Salon International de...
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