1Présentation du système et de l'étude 1Généralités





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Sujet de l’épreuve de sciences industrielles de l’ingénieur

Installation de transport collectif urbain : le tramway

1Présentation du système et de l'étude




1.1Généralités



L’accessibilité et la mobilité sont des préoccupations incontournables dans la gestion et le développement des villes. Les réseaux de transport collectif constituent l’ossature des échanges sociaux, économiques et culturels, et font l’objet d’une attention croissante de la part des responsables de l’aménagement urbain.

Après une période marquée par la prolifération de la circulation automobile et une vision incomplète de la politique des transports, on assiste actuellement à une réflexion évoluée sur la hiérarchisation des réseaux urbains. Le renouveau du tramway s’inscrit dans cette architecture des transports collectifs modernes, où il occupe une place bien spécifique entre le bus et le métro.




Tramway CITADIS® par ALSTOM

1.2Architecture générale d’une ligne de tramway



La ligne est constituée traditionnellement de rails et d’une ligne aérienne de contact (LAC), constituant les deux polarités de l’alimentation électrique du véhicule (les véhicules sur pneus nécessitent quant à eux deux lignes aériennes de contact). Le contact glissant de captage de l’énergie sur la LAC met en œuvre un pantographe muni d’un archet. Le captage côté rail se fait via les essieux et les roues.
Les réseaux de transports en commun internes aux villes sont principalement alimentés en courant continu. Cette disposition permet d’alléger les matériels roulants, soumis à des cadences élevées de démarrages et d’arrêts : un trajet inter-stations moyen dure en effet environ une minute et une ligne de tramway comporte de 15 à 40 stations. L’énergie électrique est apportée à la LAC depuis le réseau haute tension via des sous-stations de traction qui contiennent les transformateurs de traction, les groupes de redressement et les organes de protection. L’électrification de la voie ferrée est assujettie à la norme EN50163, qui fixe en particulier les valeurs admissibles des divers potentiels.
Le matériel roulant d’une ligne de tramway est constitué de rames automotrices légères. Ces véhicules ont largement évolué au cours des deux dernières décennies. Les tramways modernes sont équipés de planchers bas intégraux, disposition autorisée par l’évolution technologique des bogies. L’accès des usagers est ainsi grandement facilité, et l’habitabilité est augmentée.



Le tramway est porté par des bogies. Un bogie est une sorte de chariot à quatre roues auquel la rame de tramway est liée par une liaison de type rotule. Les bogies assurent le guidage et l’appui au sol de la rame, ainsi que sa motorisation dans le cas des bogies moteurs. Le tramway étudié ici comporte 2 bogies moteurs (4 roues motrices) et 1 bogie central porteur. Tous les bogies comportent des freins. Les tramways modernes font appel aux multiples ressources de l’électronique de puissance et l’on obtient de la sorte un fonctionnement satisfaisant des moteurs de tractions, notamment en termes de niveau sonore et de souplesse d’emploi.


Au cours de sa desserte, le tramway passe par des phases d’accélération et de freinage, et doit vaincre les efforts de résistance à l’avancement, aussi bien en palier (trajet sans dénivellation) que lors de l’ascension des rampes. En vue d’améliorer les échanges énergétiques sur la LAC, et aussi dans le but d’autoriser des phases de fonctionnement en totale autonomie, des solutions embarquées de stockage d’énergie sont actuellement développées. L'une d'entre elles est le stockage par volant d'inertie. On peut ainsi optimiser l’implantation des sous-stations de traction et libérer l’espace urbain des nuisances liées aux supports d’électrification.

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