La Suisse sur les rails

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La Suisse sur les rails ABB est partie prenante des grands projets ferroviaires du pays alpin RENÉ JENNI, REMIGIUS STOFFEL, MELANIE NYFELER En matière de transports publics, la Suisse fait souvent figure de pionnier. Aucune autre région du monde n exploite un réseau aussi dense de trains, de trams et de bus. En fait, les citoyens de ce petit pays alpin sont si attachés à leur réseau de transports publics qu ils plébiscitent son extension à chaque votation populaire, choisissant de favoriser le trafic voyageurs et le report du transit de marchandises de la route vers le rail. ABB participe activement à ce dessein en fournissant notamment les installations électriques des deux nouveaux tunnels de base transalpins, le Lötschberg et le Saint-Gothard, ainsi que les sous-stations de traction en courant continu (CC) des réseaux ferrés des agglomérations de Zurich, Berne et Lucerne. Photo AlpTransit Gotthard Ltd. T outes les études le montrent : les Suisses sont les champions mondiaux du voyage en train. En moyenne, chaque résident de la Confédération helvétique prend 40 fois le train par an et près de 900 000 personnes empruntent quo tidiennement le réseau ferré suisse [1,2] 1. Le pays compte la fréquence la plus élevée de dessertes ferroviaires au monde. Grâce à une politique stratégique des pouvoirs publics en matière de transports, la Suisse dispose de zones rurales très bien desservies et de trains interurbains cadencés à l heure, voire à la demiheure. Pour répondre à la hausse de la demande, les Chemins de Fer Fédéraux suisses (CFF) accroissent non seulement la fréquence des trains, mais modernisent également en permanence le matériel roulant. En matière de transit international de marchandises, la Suisse ouvre également la voie en poursuivant, dans la mesure du possible, une politique active de délestage du trafic poids lourds au profit du fret ferroviaire. Aujourd hui encore, le pays est le premier axe de transit ferroviaire alpin. En 2008, pas moins de 40 millions de tonnes de fret ont traversé la Suisse, dont plus de la moitié (près de 25 millions de tonnes) par voie ferrée [3]. À l occasion de nombreux référendum, le peuple suisse réitère son soutien au fret ferroviaire. Une étape importante dans la réalisation de cet objectif est la construction des Nouvelles Liaisons Ferroviaires Alpines (NLFA) qui marque l intégration de la Suisse dans le La Suisse sur les rails 31

1 Trafic voyageurs en Europe (2007) [1] 2 Tunnels de base alpins ( AlpTransit Gotthard Ltd). Trajet en train de Bâle (Suisse) à Milan (Italie) via le tunnel du St-Gothard de 57 km de long Pays Voies Nombre ferrées de trajets (km) par résident Suisse 3 158 40 Luxembourg 275 33 Danemark 2 133 29 Autriche 5 702 24 Allemagne 33 890 22 Pays-Bas 2 776 20 Belgique 3 374 19 République tchèque 9 460 17 France 29 918 16 Espagne 13 368 11 Italie 16 335 9 Mètres au-dessus du niveau de la mer 2 500 2 000 1 500 1 000 500 Bâle 0 Tunnel de base du St-Gothard Göschenen Arth-Goldau Zurich Zug Erstfeld Projet de tunnel de base du Zimmerberg Airolo Biasca Tunnel de base du Ceneri Lugano Chiasso Milan Bellinzona réseau à grande vitesse européen en pleine extension. Grâce aux nouvelles transversales alpines du St-Gothard et du Lötschberg, les capacités annuelles de fret ferroviaire feront plus que doubler, passant de 20 millions de tonnes en 2003 à environ 50 millions, une fois les deux axes terminés en 2017. Tunnel du Lötschberg Le tunnel de base du Lötschberg a ouvert en décembre 2007 après une décennie de travaux préparatoires et de chantier. Ce nouveau tunnel ferroviaire réduit considérablement le temps de parcours entre le nord du pays et le canton du Valais. Chaque jour, une quarantaine de trains de voyageurs et 110 trains de marchandises franchissent les Alpes à environ 800 m d altitude, soit près de deux fois plus que le trafic de la liaison Goppenstein-Kandersteg qui, jusqu ici, assurait la traversée alpine à une altitude bien supérieure. Cette ligne était également utilisée par les trains navettes autos. Ce projet du siècle, avec ses nombreuses galeries transversales et ses énormes travaux d excavation pour les réseaux techniques, représentait également un tour de force pour ABB. En effet, le Groupe s était vu confier la conception, la fourniture, l installation et la mise en service du réseau de traction électrique de 16 2 /3 Hz et du réseau de distribution de 50 Hz. Le réseau de distribution moyenne tension (MT) alimente les systèmes d éclairage, de signalisation, de communication, de ventilation et de climatisation de même que les portes de sécurité du tunnel complet. Il comprend 21 postes de transformation à appareillage MT isolé dans l air UniGear ZS1, 30 transformateurs de distribution et 2 transformateurs de couplage de 5 MVA qui interconnectent les 2 réseaux des fournisseurs locaux d électricité. Le deuxième volet du contrat concernait le réseau de traction 16 2 /3 Hz. Pour relier la Suisse au réseau à grande vitesse européen, les lignes de contact dans le tunnel furent conçues spécialement pour des vitesses maximales de 250 km/h. Ce réseau de traction peut alimenter simultanément plusieurs confi gurations de trains avec au maximum 6 locomotives et des convois de fret longs de 1,5 km. Par conséquent, les équipements de commutation et de protection doivent gérer des courants de court-circuit dépassant 40 ka. ABB a installé des tableaux électriques monophasés isolés dans l air UniGear R36 qui assurent une sécurité maximale, à la fois pour les personnes et les systèmes. Les équipements du réseau de traction, y compris son système sophistiqué d automatisation et de protection des sous-stations, sont installés dans des conteneurs placés en différents centres de conduite qui regroupent tous les systèmes indispensables à la sécurité du réseau ferré. Deux centres de conduite à proximité des entrées nord et sud du tunnel abritent les postes de contrôlecommande des réseaux électriques. Tunnel du St-Gothard À l est du Lötschberg et pratiquement au centre du pays, le chantier du deuxième tunnel transalpin suisse va bon train. Le tunnel de base du St-Gothard est au cœur du projet NLFA et devrait considérablement améliorer le trafic voyageurs et marchandises en Europe centrale. Lorsqu il entrera en exploitation en 2017, cet ouvrage d art de près de 57 km sera le plus long tunnel ferroviaire au monde 2. Le projet est à la fois titanesque et pionnier. Les travaux d excavation des deux tubes du tunnel avec leurs galeries transversales imposent de percer, par segments, 152 km de roche d ici à l automne 2010. Les installations électriques sont déjà bien avancées dans certaines parties du tunnel. Ici encore, ABB fournit les équipements électriques du réseau 50 Hz, notamment les tableaux MT à isolation gazeuse et les équipements de protection. Les 875 En 2008, pas moins de 40 millions de tonnes de fret ont traversé la Suisse, dont plus de la moitié par voie ferrée. appareils MT doivent conjuguer fiabilité fonctionnelle, tenue exceptionnelle aux conditions climatiques inhabituelles et maintenance minimale. Les 2 tubes parallèles à voie unique, distants d une quarantaine de mètres, sont reliés par des galeries transversales tous les 325 m. Les équipements électriques 32 revue ABB 2 10

3 Schéma du tunnel du St-Gothard ( AlpTransit Gotthard Ltd., adapté par ABB) 4 Le contrôleur REF542plus protège le tunnel du St-Gothard des défauts électriques. Sedrun Poste multifonction Sedrun Poste multifonction Faido Arrêt d urgence 57 km Bodio Tunnel d accès Faido REF542plus Erstfeld Galerie de câbles Tunnel d accès Amsteg Centre de conduite (50 Hz) Réseau MT 50 Hz Réseau local Système et Maintenance du double tunnel sont installés dans ces galeries de service qui font également offi ce de voies d évacuation d urgence 3. Les conditions singulières (présence de sédiments salins, de poussières de frein, de suie et de matériaux d abrasion des rails et des fils de contact) imposent d utiliser un appareillage à isolation gazeuse de type ZX0. Ce dernier a l avantage majeur d être extrêmement compact avec des armoires d à peine 400 mm de large. Un tableau électrique complet, constitué au plus de 6 armoires, peut être remplacé très rapidement en cas de défaillance. Cet aspect joue un rôle critique dans l exploitation du tunnel de base du St-Gothard puisqu il faudra interrompre le trafic ferroviaire pour accéder aux galeries transversales. Haute protection Les contraintes d exploitation très sévères nécessitent d empêcher la pénétration de poussière ou d eau dans les armoires. Celles-ci sont donc protégées IP65 alors que la partie MT de l appareillage est, en standard, totalement étanche aux gaz. Les intenses variations de pression dans les galeries transversales sont particulièrement néfastes au matériel. En effet, les trains défilent devant ces galeries à des vitesses pouvant atteindre 250 km/h et font varier la pression de ±10 kpa. L appareillage ZX0, y compris son armoire, est donc conçu pour y résister. La fiabilité et la disponibilité de ces équipements jouent un rôle essentiel dans la sécurité du tunnel. Cette tâche est principalement dévolue à un appareil qui, depuis plus d une décennie, assure la protection de nombreuses installations : le contrôleur REF542plus 4. Plus de 500 de ces contrôleurs sont répartis tout au long du tunnel. Ici, le REF542plus remplit sa mission la plus importante avec sa nouvelle fonction de protection de distance à plusieurs étages. À la fois pour optimiser la sélectivité dans un réseau et stabiliser/fiabiliser l alimentation électrique, il est indispensable de pouvoir localiser et identifier rapidement tout défaut, et mettre hors circuit la partie incriminée. Les informations correspondantes sont immédiatement transmises au système de contrôle-commande du tunnel. Le contrôleur REF542plus est également un outil de télémaintenance. En effet, il permet non seulement d accéder à distance aux programmes et données de protection stockés via le réseau local Ethernet, mais également de les modifier et de les remplacer. À ce jour, REF542plus est le seul dispositif de protection à offrir cette fonctionnalité. L installation des équipements ferroviaires a démarré et le réseau 50 Hz doit commencer à les alimenter en 2011. Pendant plusieurs décennies, l appareillage électrique verra alors défiler en toute sécurité des millions de voyageurs dans ce tunnel sans équivalent. Réseau de transport urbain de Zurich Outre l alimentation électrique des liaisons transalpines, les solutions ABB remportent également un vif succès dans les systèmes de transport urbain, notamment les tramways. Ainsi, dans la région de Zurich, une nouvelle ligne de tramway est en construction qui reliera la zone résidentielle et d activités de la vallée de la Glatt au centre dynamique de la première agglomération du pays. Les ABB fournit les équipements électriques du réseau 50 Hz, notamment 875 appareils MT pour l alimentation électrique et la protection du tunnel du St-Gothard. 150 000 habitants et 120 000 emplois des communes de la vallée bénéficieront de la ligne de tram moderne de 12,7 km de long, dont la construction échelonnée doit s achever fin 2010 5. Désigné maître d œuvre, ABB collabore avec les entreprises locales Implenia Ltd. et Walo Bertschinger pour fournir le système d alimentation électrique complet. La Suisse sur les rails 33

5 Le tram de la vallée de la Glatt sur le viaduc de Balsberg (photo : Daniel Boschung) D ici à 2012, ABB livrera 5 sousstations à redresseur qui alimenteront les lignes de tram de la ville de Berne en 600 V continu et protégeront les lignes de contact. ABB est responsable de la conception, la fourniture, l installation et la mise en service des sous-stations à redresseur du réseau de traction. Le système se compose de 8 sous-stations qui alimentent la ligne de contact en 600 V continu. Les transformateurs sont calibrés à 900 et 1 400 kva, en fonction de leur emplacement. ABB est également chargé du réseau basse tension qui alimente en 230 V les distributeurs de tickets, les panneaux d information et les moteurs de commutation des 22 arrêts du tram rapide. Enfin, le Groupe a installé les systèmes d éclairage, de ventilation et d alarme incendie des sous-stations. Développement des transports urbains Tout comme Zurich, Berne et sa périphérie enregistrent une forte croissance. Confrontée à un trafic en hausse, la capitale fédérale a opté pour le tram comme moyen de transport public. À la différence des autobus à trolley utilisés jusqu ici, les 2 nouvelles lignes de tram relient directement l ouest, le centre et l est de la ville. D ici à 2012, ABB livrera 5 sous-stations à redresseur qui alimenteront les lignes de tram en 600 V continu et protégeront les lignes de contact. Le poste asservi RTU560D reliera ces sous-stations au système de téléconduite amont exploité par la société d électricité locale. Parmi les autres contrats remportés par ABB, citons le renouvellement des sousstations à redresseur des lignes d autobus à trolley des transports municipaux de Lucerne. La Suisse érigée en modèle Avec un réseau de transports publics bien développé, la Suisse est perçue dans le monde comme un modèle à suivre et joue un rôle de locomotive dans l essor d un moyen de transport rapide et durable. Ses pouvoirs publics veulent protéger à la fois les Alpes et les habitants des régions les plus densément peuplées du pays des effets néfastes du trafic de transit. Pour le directeur de l Office Fédéral des Transports [4], le transfert du trafic, qui ne cesse de grossir, vers le rail répond également à des considérations économiques. La technologie ferroviaire innovante d ABB joue un rôle clé dans cette voie. René Jenni ABB Power Systems rene.jenni@ch.abb.com Remigius Stoffel ABB Power Products, Automation & Protection remigius.stoffel@ch.abb.com Melanie Nyfeler ABB Communications melanie.nyfeler@ch.abb.com Bibliographie [1] CFF, Rapport annuel 2008, Berne, Suisse. [2] Statistisches Vademecum: Die SBB in Zahlen 2008, UIC, cité par les CFF 2009, p. 27. [3] Office Fédéral des Transports, Trafic fret au travers des Alpes suisses 2008, Berne, Suisse, mars 2009. [4] Friedli, M., «Schweizer Verkehrspolitik : Konstanz und Innovation Referat» (conférence Politique des transports de la Suisse : constantes et innovations), Bâle, Suisse, 23 mai 2007. 34 revue ABB 2 10