Résumé Mémoire de PFE : Maintenance des Installations Fixes de Traction Electrique Ferroviaire de Bourgogne Franche Comté Juin 2011 Raphaël DAVID INSA de Strasbourg - Spécialité Génie Electrique, Option Energie Projet de Fin d Etudes du 31 janvier au 17 juin 2011 Réseau Ferré de France-Direction Régionale Bourgogne Franche-Comté La City - 2, rue Gabriel Plançon - 25 042 Besançon Cedex Tuteurs RFF : Monsieur Antoine LATOUCHE, chef du service commercial et gestion du réseau Monsieur Fabrice CHARLET, chargé de maintenance Tuteur INSA de Strasbourg : Docteur Guy STURTZER, Maître de conférences en Génie Electrique Résumé : En Bourgogne Franche Comté, le réseau ferré, constitué de lignes anciennes comme de plus récentes, se trouve confronté à un large panel de problématiques de maintenance de ses installations de traction électrique. Ce projet fait le point sur la consistance du réseau régional et sur les différents besoins de maintenance rencontrés par les établissements. Ces besoins sont retranscrits dans le cadre de la politique nationale de maintenance. Enfin, ce projet revient sur une ligne particulière dont les besoins de maintenance sont forts : La Bresse. Si le projet est régional, ses conclusions sont le reflet d une problématique nationale. Abstract : In Bourgogne and Franche Comte, the rail network, consisting of old and new lines, is facing a wide range of issues of maintenance of its electric installations. This project provides a view on the consistency of the regional network and the various maintenance needs met by establishments. These needs are transcribed in the context of national policy for maintenance. Finally, this project returns on a particular line which maintenance needs are high: The Bresse line. If the project is regional, its conclusions reflect a national problem. 1 / 6
I. Contexte Depuis la création de l établissement public Réseau Ferré de France (RFF) en 1997, celui ci gère l ensemble du patrimoine et des infrastructures du réseau ferré national. La maintenance, qui regroupe l entretien courant et le renouvellement, est déléguée à la SNCF Infra, qui possède les connaissances techniques et des moyens opérationnels importants. Si l entretien courant est fixé dans la convention de gestion, RFF reste toutefois décisionnaire sur les opérations de renouvellement et sur la stratégie de développement de son réseau. Une bonne connaissance du réseau et de son état est donc fondamentale pour garantir une maîtrise parfaite de la maintenance et des coûts. Ce projet mené entre janvier et juin 2011 a pour but de faire le point sur les Installations Fixes de Traction Electrique (IFTE) de Bourgogne Franche Comté. II. Consistance du réseau Le réseau régional comporte environ 1460 km de voies électrifiées (sur 3000 km) dont 530 km en 1500V. RFF a souhaité établir une base de données recensant les différents constituants du système caténaire afin d avoir une vue globale sur les IFTE. La première partie du projet a permis de recenser les différentes sources de données et les lacunes de celles ci dans le système d information RFF. ARMEN et RESEAU sont les 2 sources de données principales qui permettent de localiser et recenser les IFTE. Le recoupement d e ces informations a permis de créer un e base de données locale qui peut être mise à jour par importation des données depuis ARMEN ou RESEAU. Cette base locale permettra au chargé de maintenance d effectuer des requêtes et recoupements de données selon ses besoins. Par exemple, une liste des sous stations et poste de mise en parallèle (PMP) d une ligne a ainsi pu être facilement établie. Toutefois, ces bases de données présentent quelques lacunes : Des champs ne sont pas complétés par les établissements, comme la puissance des sous stations L état des composants n y est pas renseigné Contrairement aux attentes initiales, ces bases n ont donc pas pu être complétées par l état et les besoins de maintenance puisque ces informations n existent pas sous forme d une base de données de l état des composants. D après cette base de données, une carte a été établie par le cartographe régional. 2 / 6
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III. Problématiques de maintenance régionale La carte fait clairement apparaître que les lignes classiques sont électrifiées en 1500V en Bourgogne et en 25000V en Franche Comté. Les problématiques de maintenance rencontrées sont alors différentes. 5 domaines sont à prendre en considération dans la maintenance caténaire : Les fils de contact : ceux ci s usent très vite en 1500V. Pour réduire l usure globale, la section cuivre doit être suffisante. En région, des renforcements de section sont demandés sur la ligne 830000 (ligne Paris Lyon Méditerranée ou PLM) côté nord, ainsi que sur la 850000 et sur une grande partie de la 860000 (Ligne de la Bresse). Des remises en état de 5 PMP sur PLM sont demandées. Pour réduire l usure locale, le plan de contact doit être parfait en évitant les points durs. Des allègements de bras de rappel et des connexions ont été étudiés. La campagne de remplacement, commencée sur PLM nord, est loin d être terminé. Les poteau x : L âge élevé d es poteaux sur l es lignes 1500V (jusqu à 60ans) nécessitent des opérations de régénération. 1) Les poteaux peints nécessitent des remises en peinture régulières demandés par la SNCF (périodicité à fixer définitivement et à financer). 2) Le siège RFF demande à la région une étude sur les poteaux béton fixant définitivement une politique et une date butoir de remplacement. 3) Les dés béton à la base des poteaux sont à régénérer sur PLM nord et sur la 871000. Ces composants influent fortement sur la durée de vie du poteau. L armement caténaire est constitué d un grand nombre de composants aux durées de vies différentes qui fixent le fil aux poteaux. Des référentiels et des moyens de mesure permettant la cotation de ces pièces doivent être établis. En région, les établissements demandent principalement 3 maintenances amélioratives en 1500V : l allègement des bras de rappel et des connexions pour limiter les points durs, et les sectionnements mécaniques du porteur auxiliaire, ceci en vue de limiter l effet «accent circonflexe» et donc les usures localisées du fil de contact. Le circuit de retour traction (rail et conducteurs) permet le retour du courant de traction vers la sous station. On relève des sous dimensionnements créant des chutes de tension et des problèmes avec les circuits de voie en 1500V. Sur PLM et la Bresse, des renforcements sont à prévoir pour remise aux normes. Les Equipements d Alimentation des Lignes Electriques (EALE) permettent la fourniture et la protection de l énergie électrique. Diverses régénérations sont 4 / 6
prévues pour fiabiliser le matériel. De nombreux composants obsolètes posent des problèmes d approvisionnement en pièces de rechange. Les PMP hors service depuis des années de PLM doivent être réparés. Des maintenances amélioratives sont demandées sur plusieurs lignes : sur 750000, des améliorations des sections de séparation sont à étudier. Enfin des demandes de commandes d interrupteurs à distance et remplacements de sectionneurs par des interrupteurs sont à étudier afin de diminuer les temps de consignation et ainsi d augmenter les temps effectifs de travail des équipes et donc augmenter la production. Les causes diverses : une amélioration générale et une maîtrise des interventions sur IFTE en région s accompagne des moyens financiers mais également opérationnels. Les établissements font part de temps d intervention (1h50) trop courts et des distances d acheminement de trains de travaux trop longues (50km). Ces plages travaux trop courtes ne sont pas compatibles avec la massification et la coactivité des chantiers voie et caténaire notamment, faute de plages plus importantes, des interventions plus ciblées par activité seraient plus efficaces. Enfin, des accès supplémentaires pour les engins légers d intervention type «4 axes» sont à ajouter dans le but de réduire les temps d acheminement. IV. Etude de la Bresse La ligne de la Bresse (860000 880000) est en sous dimensionnement IFTE global. Cette ligne 1500V dimensionnée à l économie est un frein au développement prévu du trafic sur cette zone. Des restrictions de capacité y ont déjà lieu (espacement des trains pour limiter la consommation). Des études sont en cours d une part par la SNCF pour lever les restrictions de capacité. Des renforcements de la section cuivre et du circuit de retour traction ainsi que des améliorations du plan de contact sont préconisées. D autre part, des bureaux d études travaillent à l augmentation de vitesse et du trafic en vue de reports de trafics et d augmentation futures. Leurs premières conclusions sont attendues en Juin 2011. Ce projet de Fin d Etudes a permis de vérifier la nécessité de réaliser ces opérations. D après mes simulations prenant en compte les positions des sous stations, la section cuivre, les PMP, la déclivité, l espacement des trafics et le tonnage remorqué, les résultats font apparaître que les chutes de tension sont très importantes en milieu des secteurs. Si le trafic espacé ne pose aucun problème, des conditions de trafic dégradées avec espacements réduits des trains et redémarrages fréquents peuvent conduire à des disjonctions répétées (simulations effectuées avec pics de courant). Les secteurs entre Navilly et Frontenaud sont les plus sensibles en raison des déclivités entre 8 et 12. L ajout de PMP entre Navilly et Mervans semble à prioriser. Il est également à noter que des essais d un nouveau procédé innovant sont en cours dans le sud ouest de la France. Il s agit du 2 X 1500V, système nécessitant 2 groupes redresseurs en sous stations et des postes d injection (avec hacheur) en ligne. Le courant est véhiculé jusqu aux trains sous 2 tensions différentes qui limitent les chutes de tension et les effets sur le circuit de retour traction. Si les résultats s avèrent probants, il sera certainement intéressant d associer ce système moins coûteux sur la Bresse. 5 / 6
V. Conclusion En plus de l entretien courant, de nombreuses actions doivent être entreprises en renouvellement afin d éviter des dégradations irréversibles. Ces actions nécessitent des moyens de décisions pour donner une ligne d action fixe dans le temps. De par la diversité de ses lignes, la Bourgogne Franche Comté présente un large panel de problématiques en IFTE, représentatives du réseau national. La Bourgogne Franche Comté, déjà précurseur dans le projet d émergence, annonce sa volonté de réaliser les études sur la maintenance caténaire (comme les réfections de poteaux) dont les conclusions pourront être reprises comme ligne d action nationale. 6 / 6