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108) TGV. Avec « Soph » et « Patrick » réunis pour la première fois à 260 km/h… Seconde partie (cet article est tiré de nos archives, il date d’il y a 41 ans)
Les mesures pratiquées sont essentiellement des mesures de déformation de la caténaire et des mesures de qualité du captage. En ce qui concerne les mesures de déformation de la caténaire, on distingue les mesures au sol et les mesures faites à bord, les premières étant complémentaires des secondes. Pour les mesures au sol, on dispose de potentiomètres montés entre deux supports caténaires ainsi qu’en des points donnés entre deux supports. Lorsque le pantographe passe sous la caténaire, il la soulève d’une certaine hauteur en fonction du point considéré. Moyennant un étalonnage préalable des potentiomètres, on obtient les soulèvements en divers points. Le phénomène fondamental est le soulèvement au droit du support lui-même qui normalement doit être compris entre huit et douze centimètres, valeurs admises actuellement. Tout le réglage du pantographe vise donc à situer l’ordre de grandeurs des soulèvements qu’il occasionne au droit des supports à l’intérieur de l’intervalle précédemment défini. Les soulèvements sont aussi mesurés à bord, mais de manière indirecte en deux temps. Une première mesure est réalisée à très basse vitesse (environ 30 km/h) avec un pantographe complètement détaré et qui n’appuie, par conséquent, que très peu sur le fil de contact. On opère ainsi un relevé de l’état statique du fil. Le pantographe est ensuite retaré à sa valeur normale et l’on procède au relevé de l’état dynamique du fil. Pour ce faire, on dispose de deux potentiomètres, l’un monté sur le grand cadre et l’autre sur le petit cadre, chacun délivrant une tension proportionnelle au développement du cadre sur lequel il est monté. Moyennant un étalonnage préAux commandes de alable du système, on somme les deux valeurs obtenues. Puis, par différence entre les relevés des états dynamiques et statiques, on déduit les soulèvements aux divers points de la caténaire. Les mesures au sol comme les mesures à bord sont pratiquées, de préférence, dans les mêmes zones et l’expérience prouve qu’en règle générale les résultats obtenus se recoupent tout à fait, avec des écarts de l’ordre du centimètre. Quant à la qualité du captage, elle est définie par le nombre d’arcs qui naissent au contact entre pantographe et caténaire. La mesure de ce paramètre s’opère sur la rame à l’aide d’une cellule sensible aux émissions de rayons ultraviolets dont l’arc électrique est riche. A bord, un appareil détecte également la position exacte des supports. Leur repérage est, en effet, indispensable au moment du dépouillement des résultats enregistrés sur papier.
Une délicate mise au point
Le choix d’un pantographe monophasé à double étage se justifie essentiellement, comme l’on sait, par le fait qu’il devra être utilisé à la fois à grande vitesse sous la caténaire de la ligne nouvelle posée à une hauteur statique constante de 4,90 m et sous la caténaire des lignes actuelles où il devra être capable d’accepter de grandes variations de hauteurs, de 4,60 m à 6,20 m au droit des PN. La mécanique proprement dite du pantographe à l’état statique est désormais bien connue. La difficulté majeure apparue avec le pantographe à double étage et à très grande vitesse vient surtout du rôle fondamental que joue alors l’aérodynamisme. Les phénomènes à prendre en compte à ces vitesses relèvent presque du domaine de l’aviation. Aussi le réglage du pantographe aux fins d’obtenir le soulèvement idéal de l’ordre de 10 cm consiste-t-il en un savant dosage des efforts aérodynamiques qui s’exercent sur ses éléments. Le problème se complique encore dans la mesure où le pantographe est appelé à servir en position arrière comme en position avant, dans les deux sens de marche. Il s’agit de rendre aérodynamiquement symétrique un appareil mécaniquement dissymétrique par construction. Les artifices utilisés sont de petits ailerons fixés par des pattes, et dont on ajuste la longueur, la largeur, le rayon de courbure ainsi que l’incidence pour régler l’effort et corriger la dissymétrie naturelle du pantographe. Si la composante statique de l’effort est quasiment constante et de l’ordre de 7 daN, la composante dynamique qui s’y ajoute suit une loi variant approximativement avec le carré de la vitesse. Comme la caténaire TGV est une caténaire relativement légère, il importe que l’effort à 260 km/h demeure relativement faible, du même ordre que actuellement à 160 km/h avec les pantographes utilisés sur les lignes monophasées classiques. Par suite, un tel type de loi associé à un tel écart de vitesses pratiquées rendent le réglage de l’aérodynamisme du pantographe extrêmement ardu. Ainsi, quelques jours avant notre visite, un réglage avait été mis au point, qui était considéré comme parfait tant au point de vue symétrie dans le comportement de l’appareil qu’au point de vue soulèvement. Depuis, de légères modifications ont été apportées à titre expérimental au dessin des pièces. Elles se sont révélées être finalement plutôt néfastes, le soulèvement devenant légèrement trop important dans le sens pantographe avant. Aussi sera-t-il nécessaire de revenir dans les jours à venir au cas de figure précédemment défini. Néanmoins, dans son principe, le problème peut donc être considéré comme résolu. Il restera, en quelque sorte, à « peaufiner » ce résultat, à la faveur notamment de la prolongation prochaine des marches d’essais jusqu’à Mulhouse puisque toute une portion de caténaire y sera très exactement posée à la hauteur TGV. L’aspect « soulèvement » étant, restait la question « qualité du captage ». Il va de soi qu’une fois le soulèvement imposé, il n’est plus envisageable de jouer sur la qualité du captage. On admet généralement qu’un captage est très bon lorsqu’il se produit moins d’un arc détecté aux cent mètres. Actuellement les résultats trouvés expérimentalement seraient largement meilleurs. Par contre, en cas de mauvaises conditions atmosphériques (givre, par exemple), la qualité du captage devrait inévitablement se dégrader. Il conviendra, pendant de telles périodes, de changer plus souvent les barres de contact. C’est alors une simple question de surveillance.
Cette semaine, est expérimenté, pour la première fois, le comportement des pantographes lorsque deux rames sont accouplées. Le premier pantographe déformant la caténaire à son passage, on ne savait pas très bien ce qu’il adviendrait du second. Or, il apparaît, en configuration « pantographe avant » comme en configuration « pantographe arrière », que le second pantographe soulève en moyenne le fil de 9,75 cm tandis que le second ne le soulève que de 6,25 cm. Un écart de l’ordre de trois centimètres est d’ailleurs la plupart du temps expérimentalement observé entre les deux soulèvements. Par conséquent, le fonctionnement en unité multiple n’entraîne au plan du captage aucune sujétion particulière. Il s’ensuit que les essais de captage ultérieurs pourraient sans inconvénients être menés avec une seule rame. Deux explications ont été avancées : les pantographes n’étant distants que de deux cents mètres, le fil n’a pas terminé sa déformation quand le second appareil l’attaque et l’aérodynamisme de l’ensemble constitué par les deux rames en unité multiple diffère sensiblement de celui d’une seule rame. Par ailleurs, deux carénages avaient été antérieurement montés aux fins d’assurer un bon écoulement d’air autour du pantographe. En effet, lorsqu’il n’y avait pas de carénage sur la remorque, le pantographe avait un comportement totalement dissymétrique. On enregistrait des soulèvements d’une dizaine de centimètres dans un sens, mais de l’ordre du centimètre dans l’autre, avec pour corollaire un arc permanent, d’où un captage franchement mauvais. Peutêtre démontrera-t-on également que ces carénages ont un intérêt non négligeable sur la traînée aérodynamique du système avec l’économie de quelques kW/h qui pourrait en résulter…
Le soir, le réglage du pantographe est modifié. Il est arrivé, à certains moments, que des marches aient même été annulées afin de permettre aux techniciens de monter en gare de Strasbourg sur la toiture pour procéder à quelques modifications de réglage. Cependant les délais nécessaires pour de telles interventions en pleine journée sont souvent prohibitifs. Le temps d’exécution du travail proprement dit est, en effet, sérieusement péjoré par les procédures de démarches de consignations caténaires, puis de rétablissement de la tension. Une heure et demie est alors nécessaire, et ce, grâce à la compréhension des agents de la gare de Strasbourg… Sans pour autant mésestimer le caractère acrobatique de ce genre d’intervention ! Depuis que la rame 01 est sortie, une douzaine de cas de figure a été étudiée. Au début, on connaissait mal l’aérodynamisme de la rame et il y eut quelques surprises avec certains jours des soulèvements d’une vingtaine de centimètres ! Il fallut opérer par·tâtonnements, en « gâchant » chaque fois trois ou quatre marches pour l’approche avant que de pouvoir commencer à affiner. À l’heure actuelle, les problèmes évoqués semblent non seulement réglés, mais encore le pantographe lui-même, par ailleurs testé en vibration au banc et monté à l’essai sur dix BB 15 000, apparaît être mécaniquement très robuste.
Autre équipe de techniciens à bord des rames, les spécialistes de la MED qui s’occupent plus particulièrement de dynamique ferroviaire et de confort. Ils possèdent, eux aussi, tout un appareillage en remorque laboratoire leur permettant d’effectuer, par exemple, des mesures de galop sur le bogie 5, ou des contrôles de stabilité. Pour l’heure, nous les avons rencontrés à bord de la rame 02 où ils procédaient à des mesures « volantes » de vibrations à différents niveaux (plancher, sièges, parois) à l’aide de petits enregistreurs à cassettes. L’analyse des spectres de fréquence des vibrations enregistrées conduit à l’établissement d’une « note de confort », un coefficient utilisé notamment pour comparer les impacts de diverses modifications des paramètres de réglage des suspensions. En rame 02 encore, des techniciens procèdent çà et là à différents contrôles électriques « volants » par mesures ponctuelles au voltmètre ou à l’oscilloscope, par exemple sur les dispositifs d’antienrayage.
Enfin, les quelques techniciens de l’organisme d’Etudes régional matériel moteur sud-est, qui préludèrent à l’élaboration des documents d’entretien relatifs au TGV (inventaire des travaux de visite et livret de dépannage), se relaient à raison d’un agent en permanence sur les rames pour vivre les essais aux côtés des représentants des constructeurs. Ainsi peuvent-ils mieux parfaire leur connaissance de la rame TGV et des pannes susceptibles d’affecter ses équipements, et ajuster en conséquence les documents d’entretien.
La rame 01 à Dourdan…
© Ph. Hérissé
Les 3, 4 et 5 janvier dernier, des essais à poste fixe y furent effectués en vue de définir un filtre efficace propre à éviter la propagation de. courants HF dans la caténaire. La mesure à terre de la composante magnétique du champ rayonné par la ligne de contact n’alla pas sans quelques difficultés eu égard aux conditions atmosphériques… La gare de Dourdan (banlieue Sud-Ouest) avait été retenue pour sa situation d’électrification en antenne minorant le nombre de circulations d’engins moteurs susceptibles d’apporter des perturbations parasites.
L’un de ces agents est également amené, par roulement, à accompagner le mécanicien sur la rame lors des marches d’endurance de nuit. Son rôle essentiel est alors d’inscrire les éventuelles anomalies sur les carnets de bord, relevés ensuite afin d’avertir le cas échéant le constructeur intéressé d’un défaut caractérisé. D’autre part, en cas de détresse en ligne, si l’application du guide de dépannage par le conducteur aboutit à la demande de secours, cet agent intervient et amorce le dépannage dit « de deuxième catégorie » afin de tenter de repartir.
Des essais pour le moins insolites : ceux des installations de sonorisation des rames pour lesquels il est fait appel à des annonces préenregistrées déjà utilisées en service commercial sur certains TEE. Ainsi, confortablement installé en rame 02 pour voir défiler en toute quiétude le paysage de la plaine d’Alsace, êtes-vous subitement invité à vous présenter à la douane dès l’arrivée à Paris-Nord.
Chaque section d’essais a son chef d’essais. Comme il est manifestement impossible d’entreprendre sur une même portion de voie à la fois un essai de frein, un essai de stabilité à vitesse montante et un essai de confort à vitesse stabilisée, une coordination minutieuse est indispensable. Elle est assurée par le chef de bord et la section MCP – TGV qui agit, en quelque sorte, comme prestataire de services à l’égard des techniciens (de la SNCF et des constructeurs) demandeurs de certains essais, en établissant à l’avance les graphiques de marche. S’ils s’avèrent être respectés, chacun y trouve son compte. Parfois, divers aléas peuvent entraîner la suppression de certaines marches ; il convient alors que des décisions soient prises au plus vite, en vue de rétablir rapidement la situation et donner satisfaction à chacun. C’est au chef de bord qu’incombe logiquement la tâche de recueillir toutes les informations concernant les modifications de marches, par l’intermédiaire du chef de traction si elles proviennent du PC en liaison radio avec la cabine, ou éventuellement directement si elles proviennent des gares. Le chef de bord est également chargé des questions de sécurité.
Les hommes qui travaillent à bord, dans une très bonne ambiance, soulignons-le, sont avant tout des gens efficaces. Ils ont commencé, pour certains, sur locomotives, dans des conditions assez délicates, aussi savent-ils remarquablement s’adapter à toutes les situations de terrain et à toutes les techniques. Ils ont donc accepté les contraintes particulières inhérentes à cette microsociété, leur seul objectif étant de fournir dans les moindres délais les résultats demandés pour la poursuite des investigations.
Les cabines de conduite « avant », c’est-à-dire celles des motrices 23 003 dans le sens Strasbourg – Colmar et 23 001 dans le sens Colmar – Strasbourg, connaissent le plus souvent une affluence digne du métro parisien à l’heure de pointe du soir. Debout à côté du mécanicien, le chef de traction (CTRA), responsable de la conduite. Les deux agents précités n’assurent en fait la conduite que dans un seul sens, et peuvent donc être considérés d’une certaine manière comme « titulaires » de l’une des deux rames pendant les essais. Occupant le siège de droite, un agent de MCF 2 chargé de donner différents tops repères, en particulier à l’équipe d’essais frein à l’oeuvre dans la remorque laboratoire de la rame 01. Derrière, les nombreux techniciens du cab-signal. Ils vérifient en permanence que les informations de vitesse que le conducteur a sous les yeux sont bien conformes à ce qu’elles doivent être. En effet, au cours des marches d’essais, des séquences de cab-signal sont programmées au cours desquelles le mécanicien est invité à se comporter comme s’il était en circulation sur ligne nouvelle en obéissant aux indications reçues, étant entendu que, pour l’heure, la sécurité reste, en tout état de cause, assurée par des moyens classiques et de manière totalement indépendante. Tout d’abord le fonctionnement normal du cab-signal est vérifié (rappelons qu’il a été monté à titre expérimental sur le chantier de la plaine d’Alsace), et l’on s’assure que le mécanicien peut exécuter sans difficulté les indications transmises sous forme d’affichage de vitesses dégressives jusqu’à l’arrêt. Ensuite, il procède à quelques manipulations dans le but de se faire prendre en charge par les différentes sécurités. Un exemple très simple : annonce visuelle et sonore « 220 » en cabine. Le mécanicien doit alors, normalement pénétrer dans le canton suivant à la vitesse de 220 km/h. S’il y pénètre à une vitesse excédant encore 235 km/h, c’est l’arrêt d’urgence (sans disjonction). Afin de vérifier le fonctionnement correct de la sécurité « 235 », on intime donc ordre au mécanicien de pénétrer dans ce canton à la vitesse de 240 km/h. Ce qui est vraiment nouveau dans la conduite du TGV, c’est cette signalisation de cabine et les règlements de sécurité y afférant. Hormis cela, il n’y a rien de spécifiquement autre, pour le personnel de conduite, que ce qui est à apprendre sur tout nouveau matériel. La traction électrique est tout à fait similaire à celle d’une BB 22 200, l’analogie se retrouvant jusque dans le montage du même manipulateur et de la VI, réellement indispensable pour les circulations à 260 km/h : le mécanicien doit être libéré des sujétions de respect « manuel » de la vitesse pour consacrer toute son attention à l’observation des appareils sur pupitre, dont le cab-signal.
Huit conducteurs autorisés et deux CTRA, tous du dépôt de Strasbourg, se partagent la conduite des deux rames TGV de présérie pendant les essais en plaine d’Alsace et sur les parcours d’endurance de nuit et des week-ends. Habitués des 15 000, ils se sont vite acclimatés à la conduite des rames TGV. Leurs impressions sont, dans l’ensemble, très favorables : ils ont tous été agréablement surpris par les aptitudes techniques de ces nouveaux engins.
En particulier, les possibilités de traction avec des blocs isolés et de commutation en marche des auxiliaires d’une motrice sur l’autre, qui permettent de « sauver pas mal de situations », ont été très favorablement accueillies. Les cabines elles-mêmes sont ressenties comme spacieuses, surtout lorsqu’elles sont comparées à celles des 67 400 sur lesquelles les conducteurs de Strasbourg sont amenés à monter, et l’adaptation à la visibilité particulière depuis le poste de conduite s’est faite très facilement. La forme du nez du TGV atténue considérablement l’impression de vitesse et rend son évaluation difficile, car on ne voit plus défiler les traverses. « Heureusement qu’il y a l’indicateur ! Quand, après avoir roulé à 260, on redescend à 160, on a vraiment l’impression de se traîner ».
Hormis le découpage dans chaque sens de la ligne entre Strasbourg et Colmar en trois cantons spéciaux TGV avec leurs signaux d’annonce éloignés bien particuliers, la sécurité des marches est assurée par l’émission permanente à terre d’un signal radio, le « bip », reçu en cabine sous la forme d’un signal sonore discontinu, et qui peut, à tout moment, être interrompu, notamment par les gardes postés à tous les PN. Au départ des essais, le « bip » est « automatisé » à bord, de telle sorte qu’un défaut de signal pendant la marche entraîne immédiatement l’arrêt par mise en action du frein.
Par ailleurs, l’opérateur essais qui supervise l’ensemble des opérations depuis le PC de Strasbourg, est en relation radio permanente avec la cabine de conduite, comme notamment avec les gardes de PN qui sont ainsi « appelés » chaque matin les uns après les autres avant l’ouverture de la ligne aux grandes vitesses.
Notre dernier accompagnement en cabine s’effectua le jeudi à la marche de 11 h 26 au départ de Strasbourg. Montée en vitesse désormais classique, traversée de la gare de Sélestat, le CTRA renseigne par radio l’opérateur essais sur notre position, à nouveau le 260 km/h, la 23 003 dévore la voie devant elle, de grands coups d’avertisseur à la traversée des gares, puis le PK 51, essai de freinage d’urgence, arrêt en ligne suivi de l’affichage du 160 à la VI. Le CTRA décroche bientôt le combiné radio : « Sophie appelle opérateur essais, arrivée à Colmar, bon appétit ! » La dernière marche de la matinée s’achève. « Cabine avant à chef de bord, que les gens descendent rapidement, le Transport a besoin de la voie. » Une partie des techniciens quittent les rames, une autre reste à bord. Départ à vitesse réduite pour aller garer les engins sur le faisceau. « Opérateur essais à PN, fin des essais, reprise à 13 h 30 ».
Cet article est tiré du n°1682 paru le 25 février 1979 dans La Vie du Rail dont voici la couverture :
