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Compatibilité électromagnétique du système ferroviaire - Bases, contexte et référentiels

Article de référence | Réf : TRP3014 v1

Compatibilité électromagnétique du système ferroviaire - Interactions entre sous-systèmes et études de cas

Auteur(s) : Didier FRUGIER, François VIENNOT

Date de publication : 10 nov. 2018

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Composantes et applications électriques du système ferroviaire

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RÉSUMÉ

Cet article traite du système ferroviaire et plus particulièrement des interactions existantes d’un point de vue électromagnétique. Il détaille les interactions entre l’alimentation en énergie et le matériel roulant, ainsi que les modes de couplage entre les sous-systèmes matériel roulant et contrôle-commande et signalisation, et les possibles scénarios de perturbations qui en découlent. Il présente des situations particulières issues de retours d’expériences pour illustrer le fait que la CEM ne peut être qu’un compromis, lequel doit être acceptable pour chacun des sous-systèmes concernés. La gestion des contraintes exportées exige une étroite collaboration des experts en charge de ces sujets pour chaque sous-système.

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ABSTRACT

Electromagnetic Compatibility of the Railway System. Interactions between Subsystems and Case Studies

This article present the railway system, and specifically electromagnetic interactions. It details the interactions between power supply and rolling stock, and the modes of coupling between rolling stock subsystems and control-command and signaling, and the possible resulting disturbance scenarios. Some particular situations from feedback in real projects are described and the chosen solutions are presented to illustrate the fact that EMC can only be a compromise that needs to be acceptable by each sub-system concerned. Management of exported constraints requires close collaboration of experts in charge for each sub-system.

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

Après avoir décrit dans le premier article le système ferroviaire, rappelé quelques principes de compatibilité électromagnétique (CEM) et présenté le référentiel applicable au domaine ferroviaire, ce second article traite des interactions 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 nombreux autres articles des Techniques de l’Ingénieur et ouvrages spécialisés…

Dans ce contexte particulier, le matériel de traction est souvent considéré comme le principal perturbateur ou « agresseur ». Les équipements à courants faibles sont en général assimilés à la notion de « victimes ». Mais d’autres scenarii « d’agressions » existent et le système ferroviaire peut également être exposé à des perturbations du monde extérieur. De même, le matériel roulant peut être « victime » à son tour, ce sont donc différents cas de figure représentatifs des différentes interactions possibles qui sont présentés dans ce second article afin d’illustrer les principes introduits dans le premier article [TRP 3 013]. Chacun des sous-systèmes peut, tour à tour, être positionné comme perturbateur ou perturbé. La résolution des cas rencontrés demande un partage des connaissances de chacun des sous-systèmes et requiert également une étroite collaboration entre les acteurs afin de maintenir, ou dans les cas extrêmes de rétablir, la compatibilité électromagnétique au sein du système ferroviaire voire avec son environnement... La maîtrise des interfaces entre les sous-systèmes est donc primordiale à la qualité de l’exploitation ferroviaire. Les évolutions tant technologiques que règlementaires sont abordées à la fin de ce second article.

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MOTS-CLÉS

CEM | traction électrique | contrôle-commande | signalisation ferroviaire

KEYWORDS

EMC | electrical traction | control command | railway signalling

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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. - ...

DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES

Traction électrique ferroviaire – Introduction.
Traction électrique ferroviaire – Dynamique ferroviaire et sous-stations.
Traction électrique ferroviaire – Convertisseurs et moteurs.
Traction électrique ferroviaire – Perspectives d’évolution.
Traction électrique ferroviaire – Pour en savoir plus.
Blindages électromagnétiques.
Éléments...

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

HAUT DE PAGE

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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Sommaire
Sommaire détaillé

INTRODUCTION

1 - INTERACTION ENTRE L’ALIMENTATION EN ÉNERGIE ET LE MATÉRIEL ROULANT

1.1 - Déformations répétitives de la tension caténaire
1.2 - Déformation par modulation de l’onde de tension caténaire
1.3 - Instabilité de tension à basse fréquence
1.4 - Chute de la tension caténaire
1.5 - Objectifs pour l’engin de traction
1.6 - Réduction des harmoniques
1.7 - Amélioration du facteur de puissance
1.8 - Répartition de la puissance entre les engins

2 - INTERACTION ENTRE LES SOUS-SYSTÈMES MATÉRIEL ROULANT ET CONTRÔLE-COMMANDE ET SIGNALISATION

2.1 - Introduction
2.2 - Rôle et principe des circuits de voie
2.3 - Événements redoutés
2.4 - Perturbations électriques des récepteurs de circuit de voie
2.5 - Sources d’émission
2.6 - Précautions pour limiter les effets perturbateurs des courants de traction

3 - INTERACTION ENTRE LE SYSTÈME FERROVIAIRE ET SON ENVIRONNEMENT ÉLECTROMAGNÉTIQUE

3.1 - Principes généraux
3.2 - Origine et couplage des perturbations avec les circuits externes
3.3 - Cas des réseaux de transmission exposés à l’induction électromagnétique
3.4 - Intensité psophométrique
3.5 - Valeurs limites admissibles
3.6 - Autres réseaux

4 - ÉTUDES DE CAS

4.1 - Principes généraux de la démarche « Admission Technique » des matériels roulants ferroviaires
4.2 - Étude d’un cas : interaction entre engins sur un secteur particulier
4.3 - Compatibilité entre le système ferroviaire et le monde extérieur