Cette rubrique est animée par vous et pour vous. Elle vous permet de revisiter l’histoire cheminote. Celle d’il y a 10, 20, 30, 40 ans… Profitez de nos archives en nous signalant ce que vous souhaitez relire et redécouvrir. Une plongée dans l’aventure du rail.
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129) Le record du 26 février (2nde partie) (cet article est tiré de nos archives, il date d’il y a 40 ans)
Dans les coulisses d’un exploit…
Dans le domaine ferroviaire comme dans les autres, techniques et humains, un record n’est plus aujourd’hui la simple résultante des qualités intrinsèques d’une mécanique ou d’un athlète poussé jusqu’à l’extrême limite de ses possibilités. Il est le fruit d’une longue préparation : observation, réflexion, analyse, calculs, essais, mises au point, prenant en compte une quantité considérable de paramètres scientifiques et quelques éléments empiriques. Et sans doute plus encore que d’autres, moins étendus dans leurs implications et plus progressifs dans leurs bonds en avant, ce record ferroviaire de 1981 est le couronnement d’un énorme travail réalisé depuis plus d’une dizaine d’années par plusieurs milliers de personnes. Nous disons bien couronnement, et non réalisation d’objectif car avec te TGS on ne visait pas e 380 km/h! A l’heure de la concrétisation, quelques ingénieurs plus particulièrement responsables, ont pour mission – et même pour devoir d’information – de s’exprimer au nom de tous, acteurs du moment ou prédécesseurs dans la mise en oeuvre. Pour ce résumé – raccourci injuste, mais comment faire autrement ? – ils ont bien voulu faciliter notre travail sous forme d’interview, qui garantit la qualité technique de l’information dans un vaste domaine, pluridisciplinaire. Non sans souligner très expressément qu’ils n’étaient que des animateurs parmi d’autres acteurs, présents, proches, éloignés … Pendant cette journée historique dont le retentissement a été grand, ils étaient sans aucun doute quelques milliers à pouvoir penser ou prétendre avoir participé à la réalisation du record. Pour les connaître, ou les reconnaître, il suffira tout simplement de remonter dans le temps, en s’arrêtant sur quelques centaines de pages de « La Vie du Rail » où leur rôle a été, pensons-nous, aussi complètement que possible, mis en valeur. Qu’ils trouvent ici les félicitations de notre rédaction un très grand bravo au nom du million de lecteurs du monde entier qui nous font confiance et nos remerciements pour l’accueil qu’ils nous ont toujours réservé, sans réticence, depuis le TGS où nous roulions à 230 km/h avec eux en juin 1967 jusqu’à ce 26 février, en passant par les nombreuses tournées communes sur la ligne nouvelle.
TGV100 du banc d’essai au flash du record
Intérieur de la voiture-laboratoire. Au poste
de commande (de dos) : Claude Moreau
(à gauche) et Jean-Marie Metzier (à droite). © CAV-SNCF-M. Henri
Une vue du laboratoire TGV à 354,8 km/h. © CAV-SNCF-M. Henri
Par rapport à 1955, aventure certes exaltante et édifiante et peu tout de édifiante, mais tout de même un peu téméraire, si nous en jugeons par l’état de la voie et de certains matériels TGV après le record, l’opération TGV100 est apparue à beaucoup comme parfaitement maîtrisée techniquement. Cette sérénité dans la réussite prouve d’ailleurs que la confiance était grande ; et cela implique – sans doute que la préparation – dont nous avions eu d’ailleurs quelques échos – fut longue et sérieuse. Pouvez-vous nous indiquer comment elle fut conduite, du point de vue du matériel ?
Nous avons, en effet, longuement préparé cette tentative, avec une rame TGV, qu’on peut qualifier « de la dernière génération ». L’année dernière, à peu près à cette époque, nous avons déterminé ainsi les conditions d’une performance supérieure : – sans grande transformation d’un TGV, nous pouvions viser le 350 km/h ; – en surchargeant légèrement les éléments mécaniques, nous pouvions même aller au-delà. La « magie des chiffres ronds » a joué : le 100 mètres/seconde, soit 360 km/h serait notre objectif.
L’opération ayant été décidée le 15 février 1980, nous avons mis en oeuvre les mesures prévues dans le cadre de la légère surcharge mécanique, mentionnée ci-dessus, à savoir : – allègement de la rame à 302 tonnes, par retrait de trois remorques intermédiaires ; – modification des rapports d’engrenage de façon à donner la même vitesse de rotation aux moteurs de traction et aux tripodes, éléments mécaniques de transmission à coulissement. Cette modification portait sur deux éléments :
– d’une part, les rapports de ponts moteurs sur essieu
– d’autre part sur les roues motrices dont le diamètre avait été porté de 920 à 1 050 m/m. Elle permettait de conserver en l’état les réducteurs et donc de minimiser à la fois la peine et le coût des transformations qui furent décidées sur des éléments de la rame n° 16 dont la sortie était prévue en octobre 1980.
Vous parlez d’éléments. réservée Est-ce à dire que la rame réservée à cette opération n’est pas une rame homogène de laquelle vous avez retiré trois remorques intermédiaires ?
D’autre part, comment avez-vous pu résoudre, pour les remorques d’extrémité, le problème de la différence de hauteur de roues entre le bogie moteur et le bogie porteur sur lesquels elles reposent ?
Cette rame est, en effet, un peu spéciale, puisqu’elle est constituée ainsi :
– motrice 23031, de la rame° n 16 ;
– remorque d’extrémité 123 033, de la rame n° 33, rame de première classe exclusivement qui comporte, comme toutes les rames de première classe, une prise spéciale et fixe, permettant de raccorder un équipement mobile et facilement transportable que nous avons créé pour l’observation de la caténaire ; cette remorque avait été livrée en avance pour tester ce dispositif dont l’utilisation n’est donc pas restreinte à l’opération TGV 100 ;
– remorques intermédiaires numéros 223 016, 423 016 et la 23 016, de la rame n° 16 ;
– remorque d’extrémité 123 001, de l’ex-rame de présérie n° 1 remise au type qui comportait encore des supports pour le groupe diesel alimentant toutes les servitudes liées à notre tentative.
La rame « spéciale 16 » a été constituée en octobre 1980 ; elle a circulé suffisamment en Alsace pour que nous puissions éliminer, avec le concours des représentants de constructeurs, les petites maladies de jeunesse.
Les meilleurs ingénieurs de « notre maison » ont été employés à cette préparation, afin d’éviter d’éventuels ennuis mécaniques ou électriques lors des essais. Quant au problème de différence de hauteur que vous soulignez, il a été résolu par une légère modification du calage de suspensions. La petite incidence en matière d’aérodynamique ne fut pas particulièrement ressentie. Par contre, une autre conséquence, peu visible mais importante, découlait de l’augmentation du diamètre des roues motrices ; celle-ci entraînait obligatoirement la dépose des semelles fonte des blocs de freinage qu’il n’était plus possible de loger. Nous en reparlerons tout à l’heure.
J’ai entendu parler de surtension pour l’alimentation électrique. N’avez-vous pas procédé à des modifications sur certains éléments des engins moteurs ?
Là, il ne s’agit plus de modifications, mais d’adaptations.
Pour le pantographe tout d’abord, élément primordial dans cette opération, nous avons procédé à des tests à 400 km/h en soufflerie à Modane-Arvieux. Ils nous ont permis de définir un réglage aérodynamique des ailerons qui ce sont parfaitement comportés et sans aucune correction, il faut le sou ligner, à 371 km/h le 25, puis à 380 le 26 février. Autre différence dans ce domaine : les moteurs de traction ont été alimentés à 1 270 V au lieu de 1 070 habituellement. Pour délivrer cette tension, nous avons utilisé des transformateurs de la rame de présérie définis, ainsi que nous l’avions indiqué au cours d’un entretien précédent, sous 22,5 kV au lieu de 25 kV.
Comment vous êtes-vous assuré de la parfaite intégration et de la fiabilité des éléments nouveaux ou modifiés ?
Pour cette préparation spéciale, comme pendant la mise en oeuvre générale du projet, nous avons toujours observé cet impératif.
Au préalable, nous avions établi, grâce à la machine analogique Amsler utilisée pour l’établissement des marches classiques, des « marches records », prenant en compte le profil de la section et les conditions d’essais. Ensuite, nous avons pu simuler l’opération pendant une quarantaine de marches-type TGV 100, en essayant au banc de Vitry tout ce qui pouvait l’être.
Ainsi, nous avons pu constater que les tripodes n’étaient guère plus sollicités qu’en régime 260 normal. Les températures des boîtes d’essieux restaient dans des limites très acceptables, de même que les contraintes imposées aux moteurs de traction alimentés avec 200 V supplémentaires. Nous avons également procédé à des simulations de freinage.
Le réglage normal des freins convenait-il ? Pouvions-nous appliquer, en cas d’urgence, les freins à disques dès 360 km/h ? Nous avions en effet décidé de ne pas appliquer au-dessus de 200 km/h les semelles fonte subsistant naturellement sur les roues des bogies porteurs, afin de ne pas risquer de casser. Mais alors se posait une question subsidiaire : au-dessus de 200 km/h, avec quel effort pouvions-nous agir sur les freins à disques ?
Après ces investigations, la commande du frein a été légèrement modifiée de façon :
– d’une part, à ne pas appliquer les semelles au-dessus de 200 km/h ;
– d’autre part, à n’appliquer les disques au-dessus de 200 km/h que sur demande expresse de la conduite ou du chef d’essai, installé dans le laboratoire de la rame. Ainsi, entre 360 km/h et 200 km/h, le seul frein normalement disponible su la rame était le frein rhéostatique, qui n’exerce aucun effet destructeur.
Quelle était, en situation de freinage ainsi définie, la distance d’arrêt à partir de 360 km/h ?
De l’ordre de 10 kilomètres. Vous vous souvenez sans doute que, par la faute d’un apprenti-photographe présent dans les emprises lors de la deuxième marche du 26 février, a été donné l’ordre de freiner en appliquant le frein à disques, alors que nous roulions à 334 km/h.
A propos de cet incident, comment l’imprudent a-t-il été détecté ? A une telle distance et à une telle vitesse, le conducteur ne pouvait pas le voir …
C’est vrai. Mais l’ordre de freinage a été motivé par une information reçue par radio de notre système de surveillance au sol.
Cette évocation anecdotique facilite mon enchaînement de questions. Au sol précisément, comment avait été préparée l’opération, et tout d’abord pourquoi avez-vous choisi cette section sur le plateau du Tonnerrois ?
Dans les Landes, où l’on peut dire que le TGV 001 avait fort bien ouvert la voie du record, le 1 500 V rendait l’opération plus difficile, malgré l’excellence du tracé et du profil.
Dans la plaine d’Alsace, le tracé est peu favorable, notamment dans les courbes de Sélestat ; nous ne pouvions guère espérer dépasser 300 km/h.
Sur la ligne nouvelle, deux sections pouvaient se prêter à la tentative : au nord de Sathonay, ou près de Pasilly. Nous avons choisi cette dernière, opérationnelle dès le début de 1981, très précisément entre les PK 192 et 129. Je souligne qu’au plan de la qualité, la voie de la ligne nouvelle à très grande vitesse est nettement meilleure que celle de toute ligne classique.
Pour éviter toute contrainte supplémentaire, il a été décidé que les appareils de voie à raccorder sur la voie 2 – une seule voie nous suffisait – ne le soient pas avant la tentative.
Un problème de qualité de cette voie ne se posait-il pas ?
Il a été parfaitement réglé, mais sur ce point concernant l’infrastructure, je vous invite à interroger les ingénieurs de la direction de la ligne nouvelle et de la direction de l’Équipement ; les équipes de ces deux directions ont en effet joué un rôle essentiel dans la préparation du record.
La rame 16 en cours d’acheminement, remorquée par la CC 65505. © CAV-SNCF-M. Henri
Pour rester dans un domaine lié des à l’engin, modifications par le ont-elles pantographe, été apportées aux installations de traction électrique ?
Oui. Sur la partie de la section d’essai où nous devions atteindre la vitesse maximale, c’est-à-dire entre les PK 165 et 152, la caténaire a été tendue à 2 000 daN au lieu de 1 500 daN, tension qui a été retenue pour l’ensemble de la ligne nouvelle. Cette augmentation nous était déjà apparue bénéfique lors de nos investigations en Alsace, tant pour le soulèvement de la caténaire que pour les mouvements du pantographe. Cet effet positif fut vérifié dès nos premières montées en vitesse sur la section tonnerroise.
D’autre part, pour bénéficier d’une plus grande marge de sécurité mécanique avec cette tension de 2 000 daN, nous avons fait dérouIer un fiI de contact de 150 mm² au lieu de 120 mm².
Ainsi, l’augmentation de la section de ce fil a été décidée pour des raisons mécaniques ; l’alimentation ne vous posait donc de problème ?
Le monophasé nous facilitait beaucoup les choses. Avec une seule rame en ligne, nous avions la possibilité de porter la tension à 29 ou même 30 kV au départ de la sous-station de Sarry. C’est ce qui a été fait pour disposer des 1 270 V aux bornes du moteur.
Une disposition particulière en ligne est cependant à noter sur ce point : pour éviter une coupure de l’alimentation au franchissement de la section de séparation du poste de sectionnement de Chéron au km 147, nous l’avons shuntée ; et compte tenu des différences de phases entre les sous-stations de Sarry et de Carisey, nous n’avons utilisé que celle de Sarry.
Nous venons d’apprendre comment la rame et les installations avaient été préparées en vue du record. Mais pour qu’il y ait un record, incontestable, il faut des mesures dont la précision soit indiscutable. Dans cette perspective, des lecteurs nous, ont écrit en souhaitant, je ; cite l’un d’eux « que la SNCF annonce clairement comment le record sera contrôlé ». Ma question est donc : quels dispositifs avez vous mis en place pour que le record puisse être « homologué » par l’opinion mondiale ?
Nous connaissions bien les critiques formulées à propos du record de 1955 ; la vitesse maximale n’ayant pas été atteinte là où l’on pensait, on s’était fié aux indications de bord.
Nous avons donc pris beaucoup de précautions pour que l’enregistrement à bord soit extrêmement précis.
Nous n’avons pas pris en compte le système habituel de mesure sur le deuxième essieu moteur ; en effet, s’il se produit un glissement de la roue, l’espace qu’elle parcourt est supérieur à l’espace physique réalisé sur le terrain. Nous avons donc utilisé un essieu porteur sur lequel était branché un capteur à dents qui se déroulait devant une bobine ; les signaux ainsi reçus dans la bobine étaient décodés pour donner une mesure de la vitesse. Au cours des marches préliminaires avec la rame n° 16, nous avons pu vérifier que cette mesure était parfaite, notamment en rapprochant l’espace parcouru par la roue en fonction du dispositif de mesure et l’espace mesure sur le terrain. Sur 100 km il y avait concordance, à moins de 10 m près …
Au sol, 31 points de mesure de la vitesse étaient répartis entre les PK 146 et 179 avec concentration tous les 500 mètres entre les PK 152 et 162 (à tous les km+ 200 et+ 700). Ils étaient constitués par deux pédales distantes de 10 m dont la mise en place avait été réalisée par télémétrie.
Ces pédales étaient reliées au poste central de Pasilly où nos collègues de VZL dépouillaient – dans le plus grand secret le premier jour, le 25 février, les signaux enregistrés.
La marge d’erreur était inférieure au demi-kilomètre-heure. Le matin du 26 février, avant la tentative, nous ·avons vérifié soigneusement la concordance entre les mesures de vitesse au sol et à bord. Ainsi pouvons-nous affirmer que le 380 km/h, affiché par l’appareillage de bord, a été atteint sur un parcours légèrement inférieur à 500 mètres, entre les deux points de mesure où des vitesses supérieures à 379 km/h ont été enregistrées.
Sur cette photo de la rame 16 en cours d’acheminement, à Brienon, on remarque (grâce à l’effet produit par le téléobjectif) la différence de hauteur de la caisse de la motrice et de la première remorque (premier bogie
seulement), différence due au diamètre supérieur des roues motrices. © J.-M. Frybourg
Bien que l’affichage de la vitesse ait été pris en point de mire par les journalistes, j’imagine que d’autres éléments de mesure vous préoccupaient peut-être davantage et conditionnaient la montée en vitesse ?
Nous avions effectivement à bord un appareillage relativement sophistiqué, à caractère scientifique, permettant notamment la mesure et l’enregistrement des paramètres importants : accélération transversale sur tous les bogies, et efforts exercés sur la voie. A de telles vitesses, ces phénomènes n’avaient pas encore été explorés. Pour faire « bonne mesure », nous avons également enregistré en continu, à bord, les efforts exercés sur la voie par les deux bogies de tête et de queue. Nous avions également installé sur la toiture de la remorque d’extrémité avant, un système d’observation de la caténaire, des arcs, de comptage des poteaux, et une caméra de télévision pour observer en permanence le pantographe. Un tel dispositif avait déjà été placé sur la rame de présérie n° 1 mais il est désormais beaucoup plus compact (1 m³ environ) et il pourra être installé sur des rames de première classe ainsi que je vous l’ai indiqué tout à l’heure.
Notre information à bord, au moyen de la liaison sol-train de la ligne nouvelle, était d’autre part complétée par des liaisons avec deux postes de mesure :
– du soulèvement de la caténaire (dénommé VZC sur le diagramme) couplée avec un poste météo mesurant la vitesse du vent ; cette dernière pouvait en effet avoir une influence sur le comportement de la caténaire (mais peu pour la résistance à l’avancement) ;
– d’efforts sur la voie (dénommé VR) pour corroborer des mesures d’efforts sur les bogies directeurs dont je viens de parler, dans la courbe de 15 000 mètres de rayon située presque au point de vitesse maximale (km 154,2).
Il était, en effet, très intéressant à la fois pour des raisons scientifiques et de sécurité d’enregistrer les efforts maximaux avec une insuffisance de dévers de l’ordre de 70 à 80 m/m.
Une jauge de mesure de la vitesse,
disposée à l’intérieur de la voie. © J.-M. Frybourg
Au fil de cet entretien, vous nous apportez la confirmation, s’il en était besoin, qu’une tentative de record n’est plus aujourd’hui une opération conduite en poussant un engin au maximum, avec un facteur chance prépondérant à l’extrême limite, juste avant le point de rupture !
Pouvez-vous nous retracer, en complément de ce qui est relaté par ailleurs au plan des dates, des chiffres et de l’ambiance, les principales phases qui ont marqué votre approche scientifique ?
Les conditions de ce record sont en effet, à mon avis, tout autant significatives que la vitesse maximale atteinte. Sur cette voie neuve, dont les installations de traction électrique avaient été mises sous tension le 23 janvier 1981, nous n’avons circulé que cinq fois. Après une prise de contact le 3 février, nous avons roulé dès le 4 jusqu’à 314 km/h avec la rame n°21 tout à fait classique, sortie d’usine quinze jours auparavant ; seule l’électronique de commande été légèrement modifiée afin de pouvoir développer les 10 ou 11 000 kW nécessaires pour rouler à 310 km/h.
Nous avons relevé des accélérations transversales de bogies extrêmement faibles : le tiers de ce que nous avions l’habitude d’observer dans les Landes avec le TGV 001.
Déjà la voie était presque parfaite ; et il faut souligner ici le rôle joué dans ces résultats par nos collègues de la ligne nouvelle et de l’équipe du centre de Saintflorentin-Vergigny.
Avant de partir à l’essai, nous nous sommes fixé, avec M. Dupuy, directeur général adjoint, et avec les représentants qualifiés de la direction de l’équipement, les limites à ne pas dépasser pour les paramètres fondamentaux :
– soulèvement de la caténaire au pantographe ;
– efforts horizontaux sur le rail ;
– accélération transversale bogies ;
– accélération transversale caisses ;
– température des boîtes.
Il n’était surtout pas question de nous en remettre à l’inspiration du moment.
Le mercredi 25 février, avec la rame spéciale (n° 16), nous sommes partis tôt le matin.
Le chef d’essai avait devant lui un tableau de ces valeurs-limites à ne pas dépasser. Dès lors, la conduite de la progression était simple et même tranquille : tant que nous étions en dessous, nous pouvions continuer …
Avant chaque séance, un passage des voitures spécialisées (observation voie, caténaires et Mauzin) encadrées par la CC 21001 et une BB 22200 (les enregistrements Mauzin doivent parfois être réalisés à une vitesse constante plus facile à obtenir sur ce profil tourmenté avec une machine disposant du système à vitesse imposée) nous confirmait le bon état des superstructures et de la voie. La suite, vous la narrez par ailleurs. Le 26 février, à 15 h 41, le 380 km/h était atteint.
Surveillance de la tenue du pantographe au cours de l’essai, à l’aide de deux écrans reliés à des caméras placées sur le toit de la rame. Sur la vue de détail, on remarque au bas de l’écran les indications kilométrique (156,8) et de vitesse (366). © CAV-SNCF – P. Olivain
Surveillance de la tenue du pantographe au cours de l’essai, à l’aide de deux écrans reliés à des caméras placées sur le toit de la rame. Sur la vue de détail, on remarque au bas de l’écran les indications kilométrique (156,8) et de vitesse (366). © CAV-SNCF – P. Olivain
Était-ce la limite maximale ?
Au plan de la puissance électrique – légèrement supérieure à 9 000 kW à cette vitesse alors qu’avec la rame 21 nous avions pu en tirer 11000 -, nous n’étions pas au bout des possibilités.
Les limites mécaniques sont très vraisemblablement supérieures : au retour à Villeneuve, nous avons constaté que rien, absolument rien, n’avait été altéré ; nous avons conservé le même archet de pantographe !
Pour la voie et la caténaire, nos collègues spécialisés pourront vous répondre.
Nous pensons avoir ensemble démontré que l’on pouvait atteindre les 380/400 km/h sans prendre de risques.
Je ne dis pas que l’on attendra vingt-cinq ans encore pour effectuer une nouvelle tentative ; mais, pour l’heure, notre préoccupation majeure est la future exploitation quotidienne…
Record aussi pour la voie…
Sur le plateau du Tonnerrois, qui « détrône » la plaine des Landes, la voie ferrée du record n’est pas une voie d’essai spécialisée. Elle constitue une section d’une ligne commerciale, nouvelle certes, mais dont les caractéristiques géométriques d’ensemble sont les mêmes. Vous avez été l’animateur de « l’équipe Infrastructure » qui a, sur le terrain, travaillé avec cc l’équipe matériel », dans le cadre du programme TGV 100. Pouvez-vous nous Indiquer comment s’est effectuée la préparation du record ?
La direction de la ligne nouvelle, et plus particulièrement le centre de travaux de Saint-Florentin-Vergigny ont été chargés, avec l’aide des spécialistes de la direction de l’équipement et de la division de l’équipement de la région Paris-Sud-Est, de la préparation des 60 km de voie du record de vitesse dans le cadre normal du programme de construction de la ligne.
La voie et la caténaire ont donc des constitutions type Paris-Sud- Est, avec toutefois un fil de contact de 150 mm2 au lieu de 120 dans la zone parcourue à plus de 350 km/h. Pour les particularités de cette caténaire dont le fil de contact a été surtendu, vous pourrez interroger nos collègues de la direction de l’équipement. Pour la voie, nous avons pris deux dispositions :
– accroissement du dévers dans les courbes pour réduire les efforts transversaux dus à la force centrifuge ;
– non-raccordement des appareils de voie prévus dans la zone parcourue à vitesse supérieure à 310 km/h.
Nous devions d’autre part éliminer les défauts de voie de grande longueur d’onde qui sont susceptibles d’influer sur le comportement des rames à très grande vitesse. Ce problème a été résolu récemment, tant pour la détection par traitement électronique des enregistrements classiques, que pour la correction de la voie, grâce à l’utilisation d’une bourreuse-dresseuse-niveleuse spécialement mise au point ce but.
Sur cette vole qui n’avait donc pas bénéficié d’un traitement de faveur exceptionnel, mais simplement de soins attentifs pour sa finition, j’ai tout de même vu opérer un engin de type inconnu…
Vous voulez sans doute parler d’un stabilisateur mécanique dont le passage, après la dernière phase de bourrage, correspond à une circulation de 80 000 tonnes-trains environ. Mais son intervention n’est pas limitée à la section d’essai. Cette intervention a pour but d’accélérer la stabilisation de la voie non encore livrée à l’exploitation, et qui ne subit donc pas le « tassement, progressif réalisé par le passage des trains. Elle agit non seulement sur le plan de la résistance latérale, mais aussi sur la qualité géométrique de la voie. Les équipes du groupe études travaux d’Avallon et du centre de travaux de Saint-Florentin-Vergigny ont, avec les entreprises, travaillé à l’obtention de cette qualité géométrique que l’on peut considérer comme excellente. L’expérience des premières circulations à 260/280 km/h à Montchanin à partir de septembre a été bénéfique.
Le TGV est passé le 25 février à 371 km/h (après plusieurs essais à vitesse très élevée). Il vient de passer à 380,4 km/h. La voie n’a pas bougé, preuve de sa qualité. © J. Avenas
Le diagramme de l’essai que nous publions par ailleurs montre bien les limites de vitesse théoriques dans les courbes de 6 000 à 15 000 mètres de rayon de la section à vitesse comprise entre 320 et 380 km/h, avec des insuffisances de dévers comprises entre 90 mm (limite normale) et 130 mm (limite exceptionnelle). Quelles limites avez-vous atteintes dans la pratique ?
Je vous rappelle que la ligne a été étudiée et réalisée pour une vitesse de 300 km/h ; ce chiffre est donc sa limite tout à fait normale. à quelques points singuliers près.
les limites d’insuffisance de dévers, sont des valeurs très courantes, fréquemment dépassées sur les lignes actuelles.
Nous venons de franchir, sans inconfort et en toute sécurité, des courbes à plus de 300 km/h avec 110 mm d’insuffisance de dévers qui se situent au milieu de la fourchette 90/130.
Cette expérience est bien évidemment fort intéressante ; et l’on peut dire que des insuffisances du dévers de 110 mm sont parfaitement compatibles avec des vitesses supérieures à 300 km/h.
Vous êtes donc satisfait de la tenue de cette voie qui a ainsi permis à l’engin « d’exprimer » toutes ses qualités ?
Oui, il est remarquable que, dès les premiers parcours, la vitesse de 300 km/h ait été atteinte.
Les marches plus rapides réalisées après, retouches de la voie ont fait apparaître l’alliance parfaite entre celle-ci et les bogies.
Les réactions entre ces deux éléments sont restées inférieures, relativement, à celles observées sur une ligne classique, et elles ont même eu tendance à se stabiliser entre 340 et 380 km/h.
La voie a supporté la circulation à ces vitesses sans aucune déformation ; ce qui confirme l’importante marge de sécurité qu’elle offre en vitesse d’exploitation. Les appareils de voie ont été franchis à 310 km/h dans d’excellentes conditions ; ceci constitue une première pour des appareils situés en courbe.
Pour conclure, pouvez-vous nous indiquer les enseignements qui peuvent être tirés pour l’avenir ?
Tous les parcours d’essais ont été accompagnés de nombreuses mesures tant à bord de la rame qu’au sol.
Les résultats de ces mesures seront très précieux pour l’exploration des vitesses de la gamme 300 à 400 km/h dans le cadre de la recherche pluridisciplinaire à laquelle nous sommes associés avec nos collègues du matériel.
En tout état de cause, les vitesses atteintes confirment largement, je vous le répète car c’est important pour notre future clientèle, la marge de sécurité qui sera offerte à 260 km/h sur la ligne nouvelle.
… et pour la caténaire
Après la marche record à 380 km/h, une constatation simple, visuelle et donc naturellement peu scientifique, a pu être faite par tous les témoins de l’exploit : la caténaire avait bien joué son rôle, un rôle qui, à l’évidence, était capital. En complément des informations générales qui nous ont été communiquées précédemment, pouvez-vous nous donner quelques détails sur la constitution de cette caténaire pour l’opération TGV 100 ?
Au cours des investigations en Alsace, dont vous avez déjà rendu compte dans vos colonnes, nous avions essayé plusieurs types de caténaires 25 kV, notamment une « lourde » comportant un porteur de 116 mm², et un fil de contact de 150 mm². Ceci, je le souligne, dans la perspective du 260 km/h commercial et non en vue d’un record. Avec une caténaire lourde, et surtout, avec une tension mécanique plus élevée du fil de contact, les soulèvements étaient plus faibles qu’avec la caténaire « légère » à fil de 120 mm2 tout en assurant un aussi bon captage.
Quelle serait la conséquence éventuelle d’un soulèvement excessif que l’on pouvait effectivement redouter lors de la marche du record ?
Au droit du support, point où le bras de rappel désaxe le fil de contact pour créer cette ligne en « zig-zag » caractéristique des caténaires, si ce bras· se soulève trop, il peut venir en butée contre son anti-balançant, d’où risque d’accrochage de la caténaire.
D’une façon générale, l’objectif est d’obtenir un soulèvement au support le plus faible possible, compatible avec un bon captage. Cette règle restait naturellement valable pour l’opération TGV 100.
Mais la caténaire « type Paris- Sud-Est », à laquelle nous consacrerons très prochainement un article, n’est pas une caténaire lourde ?
En effet, il nous est apparu que sur la ligne nouvelle, le 260 km/h, et même le 300 km/h, seraient praticables sans recourir à cette caténaire lourde, en utilisant un fil de contact de 120 mm² tendu à 1 400 daN.
Pour le programme TGV 100, nous avons toutefois apporté deux modifications.
Dans la zone parcourue à plus de 360 km/h d’après le diagramme d’essais, c’est-à-dire sur 13 km entre les PK 152 et 165, nous avons décidé de remplacer le fil de contact de 120 mm², par celui de 150 mm2 tendu à 2 000 daN de la caténaire lourde expérimentale d’Alsace. Le porteur est resté celui de la caténaire normale de la ligne nouvelle ; sa section est de 65 mm², et il est tendu à 1 400 daN. L’approvisionnement en fil de 150 mm² a été prévu suffisamment tôt pour que nous puissions le dérouler au moment de l’électrification normale de la section du record.
La deuxième modification a constitué en une légère surtension du fil de contact de 120 mm² à 1 500 daN au lieu des 1 400 daN normaux, entre les PK 150 à 152 et 165 à 172 encadrant la section à 360 km/h, c’est-à-dire dans la zone d’accélération progressive et de décélération (320 à 360 km/h). Pour cela nous avons rajouté une galette de 20 kg aux contrepoids des appareils tendeurs pour obtenir les 100 daN supplémentaires.
Ces équipements resteront-ils en place ?
Oui, naturellement, pour le fil de 150 mm2 qui restera avec sa tension de 2 000 daN.
Pour la section en 120 mm’ tendue à 1 500 daN, nous enlèverons la charge supplémentaire.
Une tentative de record du monde devant, pour le grand public, comporter une part de suspense ou d’effet spectaculaire, certains photographes s’étaient postés dans la zone à 360 km/h, avec l’espoir de saisir quelques arcs entre pantographe et caténaire. Ils ont été déçus, car cette hypothèse d’école n’a pas été réalisée. Le captage a-t-il été satisfaisant ?
Effectivement, les arcs ont été très rares et n’ont eu aucune répercussion sur l’alimentation des moteurs de traction.
Quelle vitesse maximale aviez-vous atteinte jusqu’alors sous 25 kV, et quel est le maximum atteint sous le fil de contact de 120 mm² de la section d’essai ?
En Alsace, les marches TGV les plus rapides nous ont permis d’atteindre le 280 km/h.
Au cours de la marche record du 26 février, la vitesse de 340 km/h a été atteinte sous un fil de 120 mm2 tendu à 1 400 daN.
Nous avons évoqué plus haut le rôle des dispositifs au sol. Comment les opérations se passaient-elles au poste d’observation VZC dont vous aviez la responsabilité ?
Ce poste d’observation et de mesure était d’un type utilisé en Alsace et sur la ligne nouvelle lors des premières circulations d’essais près de Montchanin.
Le dispositif. de mesure est constitué par un léger bras isolé dont une extrémité est fixée au fil de contact et l’autre reliée à un potentiomètre de mesure qui transmet une information électrique de soulèvement, transcrite sur un enregistreur papier.
Lors de chaque marche d’essai nous transmettions par radio, environ deux minutes après le passage du TGV, les valeurs des soulèvements au support à M. Metzler qui se trouvait à bord de la rame. Sur celle-ci deux agents, l’un « pantographe », l’autre « caténaire » connaissaient, grâce à un dispositif de mesure, les débattements du pantographe dont ils surveillaient le comportement par télévision et ils pouvaient, à tout instant, commander la baisse d’urgence de celui-ci.
© CAV-SNCF – M. Henri
Je vais vous poser une question délicate : ce pantographe n’est-il pas un peu votre adversaire, dans la mesure où il y a interaction naturelle entre son archet qui se détend et le fil de contact qu’il soulève. N’avez- vous pas de reproche à lui faire dans le cadre de ce record ?
Je peux vous· dire que pour l’opération TGV 100, le pantographe avait été équipé d’un archet avec bandes de frottement en acier, plus légères environ de 3 kg que les bandes en carbone, et il avait été réglé, à la soufflerie de Modane, jusqu’à 420 km/h, avec un effort aérodynamique réduit pour limiter les soulèvements de la caténaire. Toutes les marches à très grande vitesse des 25 et 26 février ont eu lieu sans qu’on ait besoin de changer l’archet.
On peut en déduire que le couple s’est bien comporté pendant cette redoutable épreuve. Mais je pense qu’à l’avenir, il faudra encore chercher à réduire l’effort du pantographe dont nous souhaitons qu’il soulève le moins possible « notre » caténaire.
Pouvez-vous nous indiquer quel a été le débattement de ce pantographe pendant la marche record ?
Les amplitudes n’ont pas dépassé 11 cm à 380 km/h, contre 4 à 5 cm à 260 km/h.
En conclusion, estimez-vous que, pour la caténaire, le contrat a été rempli et tirerez- vous de cette opération des enseignements pour l’avenir ?
Je vous rappelle que l’opération était dénommée TGV 100, soit 360 km/h, et vous savez que le captage a été assuré jusqu’à 380 km/h.
Les enregistrements que nous avons effectués nous permettront de mieux connaître la dynamique du couple caténaire – pantographe à des vitesses qui n’avaient jamais été explorées jusque-là. Il n’est pas douteux que nous en tirerons profit.
Cet article est tiré du n°1785 paru le 19 mars 1981 dans La Vie du Rail dont voici la couverture :
