Traction ferroviaire : les tramways

Traction ferroviaire : les tramways Systèmes, exploitation et conception par Georges MULLER Ingénieur Principal à la Compagnie des transports strasbourgeois CTS 1. Contexte... D 5 550 2 1.1 Retour en force du tramway... 3 1.2 Avantages du tramway... 3 1.3 Tramways et tourisme... 5 1.4 Transport de marchandises... 6 1.5 Retour des tramways suburbains et interurbains... 6 2. Composantes du système tramway... 6 2.1 Contraintes spécifiques... 6 2.2 Plate-forme... 7 2.3 Gabarits... 7 2.4 Tracé et profil... 7 2.5 Alimentation en énergie... 7 3. Principes généraux d exploitation... 11 3.1 Règles générales en France... 11 3.2 Sécurité... 11 3.3 Conduite des tramways... 12 3.4 Signalisation... 13 3.5 Dépannage en ligne... 13 4. Conception du matériel roulant... 13 4.1 Conception technique générale... 13 4.2 Caractéristiques dimensionnelles... 13 4.3 Espace voyageurs et accessibilité... 14 4.4 Confort climatique... 15 4.5 Capacité... 15 4.6 Disposition des équipements... 15 4.7 Équipements de traction... 16 4.8 Auxiliaires... 16 4.9 Équipements et modes de freinage... 17 4.10 Performances en traction et en freinage... 18 4.11 Design... 19 Pour en savoir plus... Doc. D 5 551 D 5 550 11-2007 L a quasi-disparition des tramways en France à la fin des années 1950 était le résultat d un manque total de vision d avenir sur le plan urbanistique. Tandis que les quartiers nouveaux étaient conçus d avance pour donner la priorité à la circulation et au stationnement des automobiles et que les transports en commun par autobus venaient furtivement assurer un service de qualité modeste, à l étranger, au contraire, les lignes de tramway étaient reconstruites en Allemagne, aux Pays-Bas, en Belgique et, bien souvent, en précédant l urbanisme, devenaient, de ce fait, le moyen privilégié pour les déplacements de tous. Le retour du tramway au début des années 1980 est d abord considéré comme une amélioration des conditions de déplacement de la clientèle des transports publics mais, très vite, s impose l idée que, par reconquête des espaces, la construction d une nouvelle ligne de tramway constitue un outil d urbanisme pour D 5 550 1

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS rendre une attractivité perdue au centre des villes avec réduction drastique de la présence automobile, de la pollution ambiante et l extension des secteurs piétonniers. C est le reflux des centres à bureaux, privés de vie le soir, au profit de l habitat urbain et des commerces de proximité. Dans ce dossier, on s intéresse aux composantes, à l exploitation et à la conception des tramways. Une description plus détaillée des principaux types de tramways et de tramstrains proposés par les constructeurs européens fait l objet des dossiers suivants [D 5 551] et [D 5 552]. Le lecteur pourra également se reporter utilement aux dossiers [D 5 510], [D 5 520] et [D 5 530] du présent traité. 1. Contexte Le mot tramway désigne à l origine une voie ferrée formée de 2 rails parallèles sur lesquels circulent des véhicules à roues en acier effectuant un service urbain de transport de voyageurs, puis par extension le véhicule de transport urbain ou suburbain à traction électrique circulant sur ces rails, souvent noyés dans la chaussée, et guidé par ceux-ci. Un véhicule moteur à caisse unique pouvant tirer une ou plusieurs remorques, non motorisées, est appelé automotrice ou, plus couramment, motrice. Une rame est formée de plusieurs automotrices circulant en unités multiples (UM) et pouvant encadrer une ou plusieurs remorques. C est aussi le générique désignant un véhicule de grande capacité formé de plusieurs caisses articulées entre elles permettant les circulations intérieures des voyageurs. Aperçu historique Les premiers tramways Les premiers essais eurent eu lieu à partir de 1830 dans des villes américaines. Baltimore, La Nouvelle Orléans et New York posèrent ainsi sur quelques lignes des rails de chemin de fer à même la chaussée. Le résultat était que, grâce à la moindre résistance à l avancement d une roue à bandage en fer sur rails en acier, on pouvait, en moyenne, diviser par deux le nombre de chevaux des attelages. En 1852, un homme d affaires français, Alphonse Loubat, en déplacement à New York propose à la municipalité une solution conduisant à poser une paire de rails plats, comportant une gorge étroite, et ne faisant plus saillie sur la chaussée. Quoique encore très perfectible, l idée de la voie de tramway encastrée était née. De retour en France, Loubat réussit à convaincre le Département de la Seine de créer une «ligne de chemin de fer américain» entre la place de la Concorde et le quai de Billy ; la concession est accordée par décret impérial et la ligne entre en service en 1855 avant d être prolongée jusqu au Louvre en 1866. En 1874, le tramway apparaît au Havre, à Lille et à Nancy, en 1876 à Marseille et à Versailles, en 1877 à Orléans, Tours, Roubaix et Rouen... Héritiers des omnibus, les tramways étaient alors exclusivement tirés par des chevaux ce qui n arrangeait pas le compte d exploitation car l entretien des bêtes de trait incombait aux compagnies! De plus, si un cheval pouvait tirer une voiture de 35 places sur terrain plat, il n en était plus de même pour les lignes établies selon un profil accidenté où il était nécessaire de prévoir des attelages de 2 à 4 chevaux, d où le rendement médiocre de ce mode de traction. Le triomphe de l électricité En 1881, Werner von Siemens, ingénieur et inventeur de génie, expérimente à Berlin le premier tramway électrique. Un moteur unique de 7,5 kw, à excitation série, alimenté en courant continu 180 V, entraîne les deux essieux de la motrice au moyen d une chaîne. La tension est distribuée par les rails, l un sous + 90 V, l autre sous 90 V. Pendant ce temps, un ingénieur américain, Frank J. Sprague, passionné d électrotechnique, convainc la ville de Richmond de généraliser la traction électrique sur les tramways municipaux. Il dirige les études et la construction des voies, d une centrale électrique, des lignes aériennes et des premières motrices munies d une perche pour la prise de courant. En France, les premiers tramways électriques apparaissent à Clermont-Ferrand en 1890 et, à partir de 1894, la traction électrique se généralise, avec l éclairage public et les forces motrices industrielles, dans la plupart des villes françaises : les grands réseaux : Paris (115 lignes), Marseille (91 lignes), Lille Roubaix Tourcoing (50 lignes), Bordeaux (38 lignes), Lyon (36 lignes), Nice (33 lignes), Toulouse (26 lignes), etc. ; les plus petits : Evian (0,3 km), La Bourboule (0,5 km), Avranches (3 km), Lourdes (5 km), etc. En 1913, on compte 114 réseaux de tramways urbains en France. Le déclin des tramways français Le déclin apparaît au début des années 1930 avec l arrivée en force de l automobile, sous la forme de voitures particulières, d autobus et de camions. Les villes bourgeoises voient la clientèle des tramways se retourner vers la voiture et les constructeurs d autobus forment un lobby actif pour inciter les municipalités à remplacer leurs tramways, souvent désuets, par des autobus qui ne sont pourtant que des camions aménagés, sans confort. La presse augmente la pression en rendant les tramways responsables de tous les maux de la vie quotidienne. Le déclin, en France, s accélère après la Seconde Guerre mondiale où, à la différence de la plupart des nations européennes, aucun plan d urbanisme n intègre la séparation de la circulation des tramways de celle de la circulation générale. Le matériel roulant est fatigué et passé d âge, les voies, usées et souvent mal tracées, sont financièrement à la charge des compagnies qui sont déficitaires et n ont pas de liberté tarifaire. Quelques tramways sont encore construits en 1950 pour le célèbre Mongy Lille-Roubaix-Tourcoing (28 motrices) et, en 1958, pour Saint-Étienne (30 motrices, figure 1). En 1966, il subsiste 4 lignes de tramways en France, une à Marseille, une à St-Étienne et deux entre Lille, Roubaix et Tourcoing. D 5 550 2

Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Figure 3 Première ligne parisienne de tramway, Alstom (2006) Figure 1 Tramway de Saint-Étienne construit par les Ateliers de Strasbourg en 1958 (photo GM) 1.1 Retour en force du tramway En 1974, le Secrétaire d État aux Transports, constatant que les agglomérations commençaient à être asphyxiées par l envahissement automobile et que, corollairement, la fréquentation des transports publics était en baisse dans la plupart d entre elles, écrivit aux maires de 10 villes pour leur annoncer que si leur commune se décidait à réintroduire le tramway, l État s engageait à subventionner une partie des travaux d infrastructure. Parallèlement, il annonçait le lancement d un concours d idées, auprès des industriels, pour la création d un tramway français standard TFS. Entre temps, le retour en force du tramway a démarré dans les contrées les plus vouées, jusque là, à l automobile : Edmonton (1978), Calgary, San Diego (1981), Buffalo (1984)... En France, il fallut encore attendre quelques années pour que Nantes ouvre la voie en décidant de réaliser une première ligne (figure 2). Après de nombreuses péripéties, celle-ci, dès sa mise en service en 1985, connut un succès considérable, ce qui amena l agglomération grenobloise à se lancer dans l aventure. La réalisation de la première ligne de Grenoble en 1987 est, véritablement, à l origine du retour en force du tramway en France car les élus locaux ont compris que cette œuvre serait un outil d urbanisation incomparable afin de rendre aux quartiers ou aux communes une nouvelle qualité de vie : tracé dans le centre, partagé avec cyclistes et piétons, assurant la desserte des principaux lieux d activité (collèges et lycées, restaurants, salles de spectacle), matériaux de qualité pour la finition de la plate-forme, accroissement de l étendue des secteurs piétonniers, etc. Alsthom, qui venait de livrer à Nantes 20 rames «classiques», à plancher haut, conçut alors un modèle de tramway accessible de plain-pied aux personnes à mobilité réduite, avec le concours de la société d ingénierie SEMALY de Lyon, de l architecte Philippe Neerman, de l exploitant du réseau Semitag (Groupe Transdev), de l INRETS et de diverses associations locales. Le résultat a dépassé toutes les espérances et le tramway de Grenoble est devenu la référence des nouveaux tramways français dont le succès eut un retentissement mondial. Dès lors le mouvement était lancé et la solution du tramway nouveau n a cessé de s étendre. Le tableau 1 qui suit illustre ce développement à l horizon 2012. En 2006, Paris s est enfin dotée d une première ligne urbaine de tramway remarquablement aménagée sur la partie sud du boulevard des Maréchaux, sur laquelle circulent des rames Citadis 402 au gabarit général de 2,65 m (Alstom, figure 3). 1.2 Avantages du tramway Par rapport au métro traditionnel, difficilement accessible, financièrement, pour les agglomérations moyennes, le tramway est gagnant, malgré sa vitesse moyenne inférieure, car la possibilité de construire des stations légères à 200 ou 300 m d intervalle rend les trajets moyens attractifs, le voyageur restant à la surface et ne perdant pas de temps pour accéder aux souterrains et en sortir. La construction d une ligne de métro à grand débit continue à se justifier dans les très grandes agglomérations mais, dans les villes moyennes comme Nantes, Grenoble et Strasbourg, le coût de la construction d une ligne de métro représentait un montant environ 5 fois supérieur à celui d une ligne de tramway sur un tracé équivalent. Figure 2 Tramway réintroduit à Nantes en 1985 (photo GM) Comparé aux véhicules routiers sur pneumatiques, guidés ou non, l avantage essentiel de la technique du tramway sur rails, est la possibilité de constituer des rames indéformables de 40 à 60 m de long avec une possibilité de surcharge, pouvant atteindre 10,8 t par essieu en charge exceptionnelle (8 voyageurs/m2, normes françaises) ce qui est bien au-delà des surcharges acceptables pour un essieu équipé de pneus. Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 5 550 3

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Ville Tableau 1 Caractéristiques du réseau français de Tramways actuel (2007) Première mise en service Nombres de lignes Longueur de ligne (km) Largeur de la voie (mm) Nombres de rames St-Étienne 1881 2 11,3 1 000 35 Marseille 1892 2 11,9 1 435 26 Lille-Roubaix-Tourcoing 1909 2 22,4 1 000 24 Nantes 1985 3 35,1 1 435 85 Grenoble 1987 4 34,3 1 435 88 Banlieue Paris T1, T2 1992 2 23,4 1 435 61 Strasbourg 1994 5 53,7 1 435 94 Rouen 1994 2 18,5 1 435 28 Montpellier 2000 2 35,0 1 435 57 Orléans 2000 1 17,9 1 435 22 Lyon 2000 3 44,4 1 435 57 Bordeaux 2003 3 44,1 1 435 74 Mulhouse 2006 2 12,0 1 435 20 Valenciennes 2006 1 9,5 1 435 21 Paris T3 2006 1 7,9 1 435 21 Nice (1) 2007 1 8,6 1 435 20 Le Mans (1) 2007 1 15,4 1 435 23 Angers (1) 2009 1 12,0 1 435 17 Reims (1) 2009 1 11,2 1 435 18 Toulouse (1) 2009 1 11,0 1 435 24 Brest 2012 1 13,0 1 435 Le Havre 2012 1 12,7 1 435 Tours 2013 1 13,0 1 435 23 (1) en construction Le confort d un tramway, circulant sur une voie bien entretenue, est bien supérieur à celui d un véhicule équipé de pneumatiques en raison de la qualité de l état de la table de roulement parfaitement plane et dépourvue d aspérités. Non soumis au code de la route pour leurs dimensions extérieures, celles-ci étant du ressort des municipalités, les tramways peuvent avoir des capacités impressionnantes (6 voyageurs/m 2 ) pour les lignes à fort trafic : Paris T3 Alstom 402 (2006), 43,70 m de longueur, 310 places dont 72 assises ; Strasbourg Alstom 403 (2006), 45,10 m de longueur, 288 places dont 64 assises ; Budapest Siemens (2006) (figure 4), 54,00 m de longueur, 360 places, dont 60 assises. Cette possibilité de grandes longueurs permet, à coût de conduite égal, d offrir un débit pouvant atteindre 7 000 voyageurs par heure et par sens, soit 3 à 4 fois supérieur à celui d une ligne exploitée par autobus articulés. Dans le cadre de ce grand défi mondial en ce début du 21 e siècle, un pays industrialisé comme la France doit diviser par 4, d ici 2050, ses émissions de gaz à effet de serre, soit une réduction moyenne de 3 % par an. La résistance au roulement des véhicules ferroviaires étant 5 fois inférieure à celle d un véhicule de transport public sur pneumatiques et le rendement d un moteur thermique, en circulation urbaine, étant 3 à 4 fois inférieur à celui d un véhicule à traction électrique avec freinage par récupération d énergie, la consommation energétique globale d un tram, rapporté à la place offerte, est inégalable et se situe 3 à 4 fois sous le niveau de celle d un autobus Diesel. Avec seulement 5 % d énergie électrique produite par des centrales thermiques, le tramway est encore inégalable en émettant 60 fois moins de gaz à effet de serre que l autobus thermique (diesel, GNC ou GPL). Même occupé à seulement 50 % de sa capacité, un tramway contribue à près de 200 fois moins d émissions de gaz à effet de serre qu un véhicule automobile. Les tramways sont des véhicules de transport silencieux, bien davantage que les autobus thermiques, pour peu que le système soit bien entretenu : bon effet d amortissement des vibrations au niveau de la voie grâce à un choix de matériaux résilients dans la construction de la plate-forme, meulage préventif des rails, roues élastiques, tournage régulier des bandages de roue sur un tour en fosse, graisseurs de boudins embarqués. Les niveaux de bruit, à D 5 550 4

Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS quartier de Santa Tereza à Rio de Janeiro. Ces exemples, classés au patrimoine mondial de l Unesco, ont fait tache d huile, notamment aux États-Unis, où une trentaine d agglomérations ont réintroduit le tramway, comme vecteur touristique. À la Nouvelle Orléans, par exemple, où ne subsistait plus qu une seule ligne, deux autres ont été construites récemment et sont dotés de véhicules neufs qui sont, au niveau de l aspect, des répliques exactes des motrices de 1924. D autres villes ont racheté de précieuses reliques entreposées dans des musées. Il s est rapidement avéré qu il y avait un marché de l ancien et une filiale du groupe de constructions routières Gomaco, Ida Grove, Iowa, s est spécialisée dans la construction de tramways neufs mais répliques fidèles de modèles du début du XXe siècle. A Budapest, le dernier modèle de tramway construit en 2006 est le plus grand du monde et sa capacité équivaut à celle de 4 autobus. Figure 4 Tramway de Budapest, Siemens TS (2006) (photo Siemens) l extérieur comme à l intérieur, imposés aux constructeurs sont très exigeants (cf. 4.4.4 Confort acoustique). Un tramway, quelle que soit sa longueur, étant parfaitement guidé par ses deux rails, son emprise au sol est inférieure à celle des autobus, en alignement comme en courbe, à cause de l absence d «effet de mur» qui impose pour le croisement de 2 autobus un espace de sécurité supérieur à la lame d air nécessaire au croisement de 2 rames de tramway. En d autres termes, un site propre réservé aux tramways a une emprise, en largeur, inférieure à celle nécessaire à la circulation des autobus. Au niveau de l accessibilité en station, le tramway s arrête toujours à la même distance invariable du quai ce qui, en outre, permet aux personnes se déplaçant en fauteuil roulant de rentrer, sans difficulté, dans la rame ou d en sortir. Les tramways sont pratiquement insensibles aux intempéries, la pluie nettoyant les rails. Sa masse par essieu le rend également insensible à la neige et au verglas. En cas de forte chute de neige, il suffit de laisser circuler, durant la nuit, une rame qui se charge de maintenir l épaisseur de la neige dans des limites qui ne mettent pas en péril l exploitation du système. Dans certaines villes, les tramways anciens sont devenus un véritable culte et sont le drapeau de la cité. On doit citer Leipzig où, depuis 1927, plusieurs générations de tramways ont été spécialement aménagées pour le confort des visiteurs : explications du parcours en plusieurs langues, toiture vitrée pour admirer les monuments, service de rafraîchissements à la place et même air conditionné. Si la petite restauration à bord des tramways à long parcours est parfois une vieille tradition (Düsseldorf, Duisburg 1924), elle connaît un renouveau d intérêt dans certains tramways touristiques. À Melbourne, 3 motrices des années 1930 et 1950 ont été converties en tramways restaurants roulants. Ces tramways circulent tous les jours de 17 h à 23 h, à la fréquence de l heure, et, durant le parcours, il est servi un vrai repas chaud agrémenté d un vin de la vallée de la Yarra. Le changement de clientèle a lieu chaque heure et, en haute saison, il faut parfois réserver sa place plusieurs semaines à l avance. En 2005, lorsque les Tramways d Adélaïde ont renouvelé leur flotte, une motrice de 1929 a été transformée en une luxueuse voiture salon avec compartiment cuisine (figure 5). Des motrices anciennes, similaires, circulent à Bendigo et à Ballarat, alliant gastronomie et visite de lieux touristiques renommés : lac, quartier des pionniers, mine d or, etc. Des tramways restaurants circulent également, sur réservation préalable, à Bâle, Berne et Zurich. Dans cette dernière ville circule, durant le mois de décembre, une ancienne motrice, décorée et brillamment illuminée (Märlitram), conduite par un Père Noël accompagné d un «ange» ; ce tram s arrête dans le quartier des grands magasins du centre, prend à bord uniquement des enfants et effectue un trajet d une demi-heure pendant que les parents font leurs achats. Les Nantais se souviennent que le 7 janvier 1985, jour J de la mise en service de la première ligne, il avait neigé toute la nuit précédente et, au petit matin, les tramways étaient seuls à circuler dans des rues désertées par la circulation automobile. On ne pouvait rêver mieux pour démontrer l efficacité du nouveau système! Seuls les tramways peuvent enfin, moyennant des aménagements au niveau des équipements de traction et de sécurité ainsi qu un renforcement de la structure frontale, circuler sur les voies ferrées des grands réseaux de chemin de fer offrant ainsi une liaison directe, sans rupture de charge, entre la Ville et la Région (cf. [D 5 552] Tram-train). 1.3 Tramways et tourisme De plus en plus de municipalités prennent conscience de l intérêt, sur le plan touristique, des tramways. Des motrices, anciennes et rénovées, sont alors mises à disposition des groupes qui en font la demande pour offrir un parcours spécial en visitant les quartiers les plus intéressants. Les exemples les plus connus de ces «trams monuments» sont les tramways funiculaires de San Francisco et ceux du pittoresque Figure 5 Tramways d Adélaïde, (photo P. Labhart) (1929) Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 5 550 5

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 1.4 Transport de marchandises Jusqu à la fin des années cinquante, beaucoup de compagnies de tramways ont assuré un certain volume de transport de marchandises ou d ordures (Strasbourg) puis ce type de service a été bradé au moloch automobile qui guettait, avec impatience, cette activité lucrative. Le cas de Dresde est intéressant et exemplaire. En 2001, le Groupe automobile Volkswagen y a construit une usine ultramoderne spécialisée dans la fabrication de pare-brises spéciaux et l assemblage de limousines de haut de gamme aménagées à la demande. L ambition commerciale de cette réalisation était de permettre aux clients et visiteurs de suivre l assemblage de ces limousines en cheminant par des galeries entièrement vitrées. La ville de Dresde a mis à disposition de l industriel un terrain situé près de la partie historique de la ville, à condition que l usine ne produise aucune pollution (bruit, CO 2, poussières fines, etc.). Dans ces conditions il était exclu de livrer, à l aide de camions, à l usine toutes les pièces détachées entreposées au centre de logistique VW situé, à la périphérie, à 4,5 km de l usine. Comme ce centre et la nouvelle usine se trouvaient à proximité des voies du réseau urbain de tramways, la compagnie de transport a été associée au projet pour proposer une solution parfaitement écologique et économique. Il en est résulté la construction de 2 rames de 5 éléments sur 10 bogies dénommées CarGo Trams. Ces rames, réversibles, ont été construites à partir de motrices PCC tchèques Tatra réformées. De ce matériel, il n a été conservé que les châssis et les bogies. Sur cette base, la société Schalker Eisenhütte de Gelsenkirchen a construit des containers en aluminium dont les parois latérales sont fermées par des éléments en plastique coulissants. L ensemble offre un volume utile de 218 m 3 par rame. Les navettes CarGo Trams fonctionnent du lundi au vendredi à la fréquence de 40 minutes. En raison du contrat souscrit, ces rames sont prioritaires et, en cas d encombrement, le régulateur de service doit guider le conducteur vers l itinéraire le plus efficace. Dans le cadre d un projet pilote «Évacuation et Recyclage des Déchets», la compagnie des transports de Zurich a été associée au projet grâce à un réseau de tramways très dense. Une rame «cargotram» (figure 6), formée d une motrice, déclassée et lestée, attelée à 2 wagons plats chargés, chacun, d un gros conteneur, stationne, depuis 2003, quatre après-midis par mois, sur une voie de garage en différents points du réseau où chacun peut déposer dans cette déchetterie d un nouveau genre des objets encombrants à jeter ainsi que des métaux de toutes catégories. Cette solution permet d éviter l accès en ville de gros camions supplémentaires. Une autre expérience est en cours depuis mars 2007 à Amsterdam. Une entreprise privée, City Cargo, choisie par la municipalité, loue au réseau de tramways 2 rames articulées garées en attente d amortissement. Peintes en blanc et vert pâle, ces 2 rames, sommairement aménagées, font la navette entre une plate-forme de stockage sise dans les environs de l aéroport international et différents grossistes du centre ville. La première phase a consisté à vérifier que la circulation des cargotrams au milieu des lignes urbaines ne pénalise pas les services réguliers de voyageurs. Si les essais sont concluants, il est prévu de faire construire des véhicules plus adaptés à cette activité et, notamment avec des installations de chargement automatique des palettes ou des conteneurs. Le but affiché, là aussi, est de limiter la circulation de camions en ville. 1.5 Retour des tramways suburbains et interurbains Sans commune mesure avec les États-Unis ou le Canada, la France, comme d autres pays européens tels que la Suisse, la Belgique, les Pays-Bas, l Italie, pour ne citer que les voisins proches, était sillonnée par des voies ferrées dites secondaires et par une trentaine de réseaux de tramways électriques suburbains et interurbains dont les plus importants rayonnaient autour de Lyon, Limoges, Grenoble, Strasbourg... Le lobby automobile les a tous, progressivement, fait disparaître au profit des camions et des autobus. Les derniers tramways interurbains français ont cessé de circuler à Strasbourg en 1955 et à Mulhouse en 1957. En ce début de siècle, les temps de parcours, par la route ou l autoroute, à l heure de pointe sont devenus tels que, en l absence de voie ferrée parallèle, les captifs de l automobile sont souvent obligés de quitter leur domicile bien plus tôt qu il ne serait nécessaire dans la journée. Sans parler de la solution du tram-train, décrite en [D 5 552], solution qui exige la présence de voies ferrées, les villes qui ont réintroduit le tramway, réfléchissent de plus en plus à prolonger les lignes nouvelles à la périphérie. Un premier pas vient d être franchi, le 27 novembre 2006 avec l inauguration de la ligne de tramway rapide, dite «Léa» (figure 7), dans l est de l agglomération lyonnaise entre la gare de Lyon-Part Dieu et la ville de Meyzieu (14,6 km), terminus provisoire puisque la ligne doit être prolongée, d ici 2009 jusqu à l aéroport international de Lyon Saint-Exupéry. D autres villes à trams projettent des réalisations similaires. La différence entre une ligne suburbaine de tramway et un tram-train réside dans le fait que, en l absence de trafic ferroviaire lourd sur les mêmes rails, le premier cas peut être exploité avec des tramways de type urbain sans renforcement de structure mais au détriment du confort car les aménagements intérieurs des tramways urbains sont conçus pour des déplacements d une durée moyenne de 10 à 15 min et les véhicules les plus courants ont une largeur de 2,40 m, ce qui offre un taux de places assises inférieur à 40 %. 2. Composantes du système tramway Depuis que l État français a réhabilité le tramway, les nouvelles réalisations ont fixé et appliqué des normes tendant à doter les nouveaux réseaux d un rendement maximal correspondant aux investissements réalisés. 2.1 Contraintes spécifiques Figure 6 Cargo Tram de Zurich, VBZ La caractéristique primaire d un réseau de tramways est de pouvoir être établi et exploité dans la voirie existante sans qu il ne soit nécessaire de procéder à des démolitions d immeubles ou à la construction d ouvrages d art. D 5 550 6

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Figure 7 Premier tramway interurbain Rhône-Alpes entre Lyon et Meyzieu avant de desservir l Aéroport International de Lyon-Saint- Exupéry (photo L. Courbouleix) En Europe, il est généralement admis que la longueur des stations, établies en surface, ne doit pas excéder 60 m afin d éviter qu une rame à l arrêt ne bloque le trafic sur deux voies parallèles transversales. 2.2 Plate-forme On s efforce de prévoir, pour les tramways, une plate-forme entièrement protégée de l intrusion des véhicules routiers afin d obtenir une vitesse commerciale élevée et d éviter des à-coups provoqués par des freinages inopinés qui sont une cause d inconfort, voire de danger, pour les voyageurs. En secteur piétonnier, on utilise, généralement, des revêtements de surface qui délimitent clairement la zone réservée à la circulation des tramways. Dans la voirie ordinaire, il est indispensable de séparer la plate-forme du reste de la voirie par une limite très visible, formée de bordures difficilement franchissables par les automobiles, le revêtement de surface de la plate-forme pouvant être minéral (pavés, porphyre, sablé, etc.) ou végétal (gazon) suivant les choix architecturaux retenus. 2.3 Gabarits Le gabarit est l enveloppe dans laquelle évoluent les tramways. On distingue, en fait, quatre sortes de gabarits. Gabarit statique : c est l enveloppe du matériel roulant, dans un plan transversal lorsque la rame repose, arrêtée, à vide, bandages et suspensions à l état neuf, sur une section de voie horizontale, l axe de symétrie du véhicule se confondant avec l axe de la voie. Gabarit dynamique : c est l enveloppe, dans un plan transversal, des positions extrêmes du matériel roulant en mouvement en tenant compte des oscillations diverses dues à l usure des bandages, aux jeux des suspensions primaires et secondaires, aux accélérations transversales en encaissées par la rame au passage sur les appareils de voie, dans les courbes, par la marche en crabe des bogies dans les courbes, etc. Gabarit enveloppe : c est le gabarit dynamique auquel on rajoute les surlargeurs et, éventuellement, surhauteurs engendrées par les variations du profil de la voie. Gabarit limite obstacles GLO : gabarit enveloppe augmenté d une surlargeur dite «lame d air», de l ordre de 15 à 50 cm, pour prévoir les poteaux d ancrage de la ligne aérienne ou supports de la signalisation lumineuse ferroviaire. Le GLO marque la limite virtuelle pour les piétons ou les véhicules routiers pour ne pas risquer d entrer en conflit avec les tramways. 2.4 Tracé et profil Le tracé d une ligne de tramway peut être conçu de plusieurs manières : tracé en site propre protégé intégral en surface : les voies n ont aucun contact avec la voirie ordinaire, les passages à niveaux rares ou inexistants, la vitesse commerciale est élevée ; on désigne ce genre de situation sous le vocable de «métro léger» car le matériel roulant est de conception tramway ; cette formule est, à ce jour, inexistante en France, car les dimensions de voirie ne le permettent pas, mais se rencontre en Allemagne et en Hollande sur des sections de lignes suburbaines (Cologne Bonn, Essen Mülheim, Utrecht, etc.) ; tracé en site propre en tunnel : les voies quittent la surface pour emprunter un tunnel, de longueur variable, construit pour franchir le centre ville en évitant toute interférence avec les conditions de circulation en surface ; cette formule, apparue pour la première fois à Boston en 1897, a connu une expansion dans les années 1960 à 1990, dans un certain nombre de villes : Cologne, Bonn, Essen, Dortmund, Bonn, Vienne, etc., à une époque où les pouvoirs publics avaient les moyens d investir dans des ouvrages coûteux et au temps où personne ne songeait sérieusement à restreindre l espace conquis par l automobile ; en raison du coût très élevé des stations souterraines, de leurs accès et des systèmes de sécurité, cette solution est, de loin, la plus chère ; site banalisé en voirie : c est le type de tracé traditionnel, encore présent dans de nombreuses agglomérations mais qui tend à disparaître au profit du site protégé ; site protégé en milieu urbain : c est la formule la plus économique et la plus appropriée pour une desserte fine du centre ville ; les voies sont disposées dans la chaussée avec une séparation matérielle, bordure ou peinture, entre le GLO et le reste de la surface publique ; c est la solution unanimement retenue pour tous les nouveaux réseaux de tramways depuis les années 1980 et appliquée à grande échelle, de manière exemplaire à Grenoble puis à Strasbourg ; suivant cette formule, les points d arrêt peuvent être répartis, selon les centres d intérêt, tous les 250 à 400 m. Le profil de la ligne est défini par des caractéristiques, parfois très différentes de celles qui étaient appliquées par le passé afin de coller au mieux à la topographie locale et aux possibilités offertes par la voirie existante ; pour les nouvelles lignes de tramways, où la vitesse commerciale et l absence de nuisances sonores sont des atouts majeurs, l Union Internationale des Transports Publics (UITP) a fixé, dans les années 1970, des normes qui sont des recommandations sans être des obligations : écartement de la voie en alignement et en courbe : 1 435 mm + 2/ 0 ; rayon minimal en courbe : 25 m (16 m dans certains réseaux anciens) ; entraxe en alignement : 2,90 m pour une largeur de caisse de 2,40 m avec une lame d air de 0,50 m ; entraxe en courbe avec rayon de 25 m : 3,20 m) ; déclivité maximale : 6 % (Strasbourg 8 %, Lisbonne 14,5 %) ; rayon minimal en creux : 350 m ; rayon minimal en bosse : 700 m ; dévers admissible en courbe 160 mm ; raccordement entre section droite et courbe : clothoïde ; distance minimale recommandée entre courbe et contrecourbe > 3 m. 2.5 Alimentation en énergie Quoique divers systèmes de propulsion soient, en principe, envisageables (diesel, gaz), la traction électrique, par alimentation extérieure, demeure le mode universel des tramways urbains en raison des avantages techniques et écologiques qui la caractérisent : faible niveau sonore de fonctionnement, absence totale de pollution atmosphérique et d émissions de gaz à effet de serre, performances inégalées au niveau des accélérations, freinage par récupération d énergie, entretien réduit, longévité des équipements et des véhicules, etc. D 5 550 7

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 2.5.1 Sous-stations Dans les nouveaux réseaux de tramway apparus à partir des années 1970, la tension d alimentation de la ligne de contact est passée de 600 V à 750 V ± 20 %, le quart de 3 000 V, tension normalisée par la Commission Électrotechnique Internationale (CEI) pour les applications ferroviaires. On privilégie aujourd hui la construction de petites sous-stations de 800 à 1 000 kw espacées de 2 à 2,5 km. En dehors de l artère ou de la boucle d alimentation HT du réseau général, il n y a pratiquement plus de feeders BT 750 V reliant les sous-stations entre elles ; celles-ci sont désormais indépendantes, non gardiennées mais télésurveillées et télécommandées par leurs propres automatismes depuis un poste de commande énergie (PCE). Il existe ainsi une redondance entre les sources d alimentation, ce qui permet, pour des opérations de maintenance, d isoler une sous-station sans que le programme d exploitation n en souffre. Une sous-station typique pour tramways se compose de : 1 cellule arrivée HT, alimentée en dérivation et une cellule de comptage, propriétés du distributeur d électricité ; 1 cellule de comptage ; 1 cellule de protection du transformateur de puissance ; 1 transformateur principal de puissance 1 000 kva sous 20 kv~ / 585 V~ ; 1 groupe redresseur 900 kw pour 750 V / 1 200 A ; 1 groupe onduleur pour le courant de récupération lors du freinage ; 2 disjoncteurs ultrarapides UR à courant continu reliés à 4 départs 750 V (contacteurs électromagnétiques), deux pour la ligne aérienne, deux pour le feeder relié aux rails pour assurer le retour du courant ; 1 transformateur 20 kv~ / 380 V~ pour l alimentation des auxiliaires ; 1 source 220 V secourue pour l alimentation des équipements dans les stations ; 1 source 48 V secourue pour l alimentation des auxiliaires de commande et de contrôle. La ligne aérienne est divisée en secteurs électriques séparés par un isolateur de section, celui-ci étant ponté par un contacteur électromagnétique, situé dans une borne. Chaque sous-station alimente 2 secteurs voisins. Si 3 sous-stations A, B, C alimentent une section de ligne comportant les secteurs électriques a1-a2, b1-b2, c1-c2, chacun des secteurs étant séparé de l autre par un isolateur de section IsA, IsB, IsC, il est possible d isoler, par exemple la sous-station A pour effectuer une opération de maintenance. On isole la sous-station B en ouvrant les 2 disjoncteurs UR qui débitent normalement sur les secteurs b1 et b2 qui se trouvent hors tension. Pour assurer la continuité de l exploitation, l interconnexion automatique, constituée d un contacteur électromagnétique et d un détecteur de tension nulle, jusque là en position ouverte, se ferme automatiquement en pontant l isolateur de section IsB alimentant de ce fait, en secours les secteurs b1 et b2. Les disjoncteurs ultrarapides UR sont associés à un détecteur de défaut de ligne (DDL) et à un dispositif d essais de ligne (EDL). Le DDL analyse la forme et la valeur du courant dans la ligne en discriminant la charge due au trafic normal de celle produite par un court-circuit. Les EDL vérifient l absence de défaut sur la ligne avant d autoriser la fermeture des disjoncteurs ultrarapides. 2.5.2 Alimentation par ligne aérienne L alimentation par ligne aérienne de contact est le mode universel à cause de sa simplicité, sa fiabilité, sa facilité et son coût de mise en œuvre réduit. La ligne aérienne simple, à ne pas confondre avec la caténaire, est constituée d un fil en cuivre électrolytique. Sa section, de 102 à 150 mm 2 suivant la valeur des courants prévus dans les conditions les plus défavorables, a une section ronde ou ovale et comporte, dans sa partie supérieure, un talon, formé à la tréfilerie, permettant au fil d être pris dans une pince de suspension. Celle-ci est fixée à un câble transversal, en acier galvanisé, en parafil ou en kevlar (matériaux synthétiques légers et résistants), perpendiculaire à la ligne aérienne et ancré, de part et d autre de la voie, à des crochets apposés sur les façades des immeubles ou sur des poteaux pouvant servir à l éclairage. La législation impose aux différents concessionnaires d utiliser les mêmes poteaux pour l éclairage et la traction. Le pied des poteaux est muni d une platine boulonnée sur un massif en béton, enterré, dont la forme et le volume dépendent de la nature du terrain et des efforts appliqués aux points d ancrage prévus au sommet du poteau. Les poteaux les moins chers sont en béton vibré mais on leur préfère généralement, en ville, les poteaux tubulaires en acier soudé, nettement plus discrets. La ligne aérienne est fixée, réglementairement, à au moins 6 m au-dessus de la chaussée. Lorsque des circonstances particulières (passage inférieur) imposent un abaissement exceptionnel de cette cote, une dérogation doit être obtenue auprès de l autorité compétente et une signalisation spéciale est mise en place. Le fil de contact est tendu, à sa pose, en tenant compte des variations de température extérieures. En ville, généralement, cette tension mécanique est de l ordre de 1 200 kg pour une température ambiante de 20 C mais cela limite l espacement des transversaux à 30 m environ, ce qui correspond à l espacement usuel des poteaux de l éclairage public. Dans les avenues au tracé rectiligne, on peut espacer les transversaux jusqu à 65 m mais il faut alors augmenter la tension mécanique dans le fil pour éviter que celui-ci subisse des oscillations importantes lors du passage des rames ou en cas de fort vent latéral. Cette augmentation de la tension du fil est obtenue en ancrant, à ses deux extrémités, soit tous les 1 200 m, des tendeurs à contrepoids, ce qui permet de faire des économies substantielles au niveau du nombre de poteaux ou d ancrages mis en place. Dans les cas où les ancrages en façade sont impossibles, à cause de l éloignement ou l absence de façades, et que la pose de poteaux est problématique sur une file de trottoirs, en raison de la présence de réseaux publics en sous-sol, on se limite à poser des poteaux d un seul côté de la voie et la ligne aérienne est suspendue au moyen de consoles tubulaires surplombant la totalité de la voie ferrée. L alimentation en 750 V de la ligne aérienne se fait généralement par un feeder en cuivre, d une section de l ordre de 400 mm 2, issu d une sous-station et cheminant dans des tubes en Janolène noyés dans la plate-forme et venant se connecter au fil, par exemple à chaque station. Le retour du courant s effectue par les rails, soudés entre eux, avec des intervalles de décharge inférieurs à 50 V par rapport à la terre. Pour peu que les études aient été menées de manière compétente et approfondie, ce qui nécessite de l expérience en plus de la compétence et de l imagination, on peut aboutir à un résultat satisfaisant au niveau de l aspect des lignes aériennes. Par ailleurs, ces dernières sont, comme les rails, un signe de la présence d un moyen de transport d un haut niveau de qualité. 2.5.3 Caténaire Ce type de suspension, communément utilisée dans les chemins de fer, consiste à doubler la ligne de contact par un câble, en cuivre ou en acier, tendu selon la formule de la chaînette, qui soutient le fil de contact par des élingues de longueur variable de manière à maintenir le fil trolley aussi horizontal que possible afin de garantir un parfait contact entre le pantographe et le fil quelle que soit la vitesse. Tous les 1 200 m environ, la caténaire doit être tendue par contrepoids. Étant donné qu avec un fil de contact simple, régularisé par contrepoids, un véhicule ferroviaire peut soutenir une vitesse de 100 km/h, la suspension caténaire ne se justifie pas pour une ligne en ville. Dans le domaine des tramways, la suspension caténaire a une utilité uniquement sur des sections de ligne interurbaines (exemple : Lille Roubaix Tourcoing sur les boulevards) parcourues à grande vitesse. D 5 550 8

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 2.5.4 Alimentation par le sol (APS) Dans certains quartiers ou places à caractère historique reconnu, la présence de poteaux et des lignes aériennes de tramway peut porter, du point de vue architectural, un certain préjudice à l aspect visuel des lieux. La question s est posée très tôt lors de l électrification des tramways de certaines villes. On a alors imaginé la solution du caniveau, axial ou latéral. Dans les installations de certaines lignes des anciens tramways parisiens, deux profilés en acier étaient disposés dans l axe de la voie et reposaient sur des isolateurs. Très schématiquement, on obtenait le principe de la tringle à rideaux mais la gorge, large de 38 mm en moyenne, était orientée vers le haut. Sous ces profilés, une chambre axiale était munie de 2 profilés en forme de T, couchés à 90, et fixés à des isolateurs. Ces profilés étaient distants de 150 mm et formaient la prise de courant + 300 V / 300 V remplaçant le fil aérien 600 V. Pour pouvoir circuler sur des sections munies du caniveau, les motrices étaient pourvues d une «charrue», prise de courant formée de 2 lames plates en acier, une pour le +, l autre pour le, fixées ensemble mais isolées l une par rapport à l autre et glissant dans la fente du caniveau. L ensemble du système de prise de courant par caniveau était fragile et très coûteux à la pose et à l entretien. C est à Bordeaux que, après la décision de la Communauté Urbaine de reconstruire un nouveau réseau de tramway (1998), que des voix se sont élevées pour critiquer les projets d érection de poteaux dans le centre historique. Parmi les solutions présentées, celle d Innorail, filiale d Alstom a été retenue. Il n était plus question de reprendre la solution du caniveau, avec tous ses inconvénients, mais il fallait créer un système, en surface, dans lequel, en aucun cas, une personne, marchant dessus, ne pourrait être électrocutée par 750 V. Le principe de l alimentation par le sol (APS) consiste à poser dans l axe de la voie une suite de sections de profilés, de longueur limitée à 11 m, isolés électriquement entre eux et par rapport au sol (figure 8). Chaque section comprend, sur sa partie supérieure, un profilé conducteur de 8 m alternant avec un profilé de 3 m de long en matériau isolant ; chaque profilé conducteur est relié, en dérivation, à un feeder 750 V et à un coffret de commande, encastré dans la chaussée, comprenant une électronique de contrôle et de commande ainsi que des contacteurs permettant de mettre sous tension le profilé se trouvant sous le tram et hors tension, avec mise à la terre, les profilés extérieurs au tram. Chaque coffret, disposé à 22 m du précédent et du suivant, contrôle et commande la mise sous tension ou hors tension de 2 coffrets. Des boîtiers d isolement font la jonction mécanique et électrique entre chaque profilé. Chaque rame est équipée de 2 frotteurs de prise de courant, munis de semelles en carbone et montés sur un bogie central, qui captent le courant depuis le profilé de surface lorsque celui-ci est sous tension. Lorsqu aucune rame n est en circulation dans le secteur, la suite de profilés centraux est entièrement hors tension et mise à la terre. La transition d un secteur de ligne équipé de ligne aérienne à un secteur pourvu de I APS se situe généralement au niveau d une station. Lorsque la rame est en mouvement, une antenne, disposée à proximité des frotteurs, envoie au prochain coffret un signal radio qui commande la fermeture des contacteurs de telle manière que, lorsque les frotteurs arrivent sur le profilé suivant ils trouvent ce dernier sous tension tandis que le fait, pour le frotteur arrière, de quitter un secteur sous tension met ce dernier, automatiquement hors tension et à la terre. Chaque rame est équipée d une batterie d accumulateurs électrochimiques qui assure au tram une autonomie limitée lorsqu un ou plusieurs profilés ne peuvent être mis sous tension. L alimentation par le sol est, dans sa configuration actuelle, une technologie compliquée et très coûteuse en investissement et en Figure 8 Système d alimentation électrique par le sol nécessitant un troisième rail et une infrastructure compliquée et coûteuse maintenance. Elle ne peut se justifier que dans des zones à caractère architectural exceptionnel ou lorsque le trajet sans ligne aérienne est trop long pour être parcouru en autonomie avec le type de batteries actuellement disponibles. 2.5.5 Alimentation par accumulateurs électrochimiques embarqués Les premiers essais d exploitation de tramways dotés de batteries d accumulateurs électrochimiques pour la traction ont eu lieu à New York en 1887, à Paris en 1888 mais leur poids très lourd, la fréquence et la durée des opérations de leur recharge, les vapeurs d acide, la faible durée de vie des cellules, l autonomie limitée des véhicules et l absence de réserve d énergie ont limité ce mode de traction aux manœuvres dans les dépôts, à bord de petites locomotives de mine ou sur des locomotives manœuvrant dans des ambiances où existe un risque d explosion. Les élus niçois ont souhaité que la première ligne du nouveau tramway soit dépourvue de ligne aérienne sur 2 tronçons d environ 450 m, place Garibaldi et place Masséna, en raison du passage des chars de carnaval dont la hauteur dépasse parfois largement la hauteur de pose normale d une ligne aérienne. Les rames de tramway sont équipées d un jeu d accumulateurs de traction nickel métal hydrure (NiMH), 45 éléments de 12 V, d une capacité de 80 Ah, pouvant fournir une puissance maximale de 200 kw sous une tension continue de 540 V. La masse de cet ensemble est de l ordre de 1 450 kg, ce qui équivaut à 21 voyageurs. La recharge des accumulateurs a lieu durant le parcours sous ligne aérienne et leur durée de vie est évaluée à 5 ans. Les accumulateurs NiMH ne contiennent ni plomb, ni cadmium, ni matériaux polluants. Par rapport aux batteries au cadmium-nickel, les accumulateurs NiMH présentent, à volume égal, une capacité supérieure de plus d un tiers. La durée de leur charge, surtout, est beaucoup plus rapide, ce qui est avantageux pour un tramway ou un trolleybus dont l absence, ponctuelle et limitée, de ligne aérienne, comme à Nice, permet de recharger les accus sur le reste du parcours. Des expériences prometteuses sont également en cours avec des accumulateurs lithium-ion qui ont des énergies massiques et volumiques encore meilleures. 2.5.6 Alimentation mixte réseau / supercondensateurs Une autre technologie est en cours d expérimentation, depuis 2004, sur une rame de tramway du réseau de Mannheim équipée, D 5 550 9

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS par Bombardier, d accumulateurs faradiques à supercondensateurs. Ce système, dénommé Mitrac Energy Saver, permet à la rame de réduire jusqu à 30 % de sa consommation d énergie par rapport à une rame semblable non pourvue de cet équipement. Le système fait appel à la technologie des condensateurs double couche (ultracaps). Durant le freinage électrique, l accumulateur est chargé en énergie de freinage. Au démarrage, l accumulateur se décharge et fournit au tramway une partie de l énergie demandée. Plusieurs centaines de condensateurs double couche haute performance sont montés en série dans une unité de 300 kw. Ces condensateurs, refroidis par ventilation forcée, permettent une charge-décharge rapide ; leur durée de vie est très supérieure à celle des batteries et ils possèdent une puissance dix fois supérieure à ces dernières. Outre l économie de consommation d énergie au démarrage de l ordre de 30 %, l utilisation des condensateurs double couche permet aussi de diminuer jusqu à 50 % la puissance de pointe fournie par les sous-stations et, dans la même proportion, de réduire les chutes de tension en ligne. Avec un équipement de 2 unités de 300 kw, logé en toiture et pesant 954 kg, la rame peut parcourir, à pleine charge, avec accélération normale, une distance d environ 1 km en complète autonomie, pantographe replié. 2.5.7 Alimentation mixte réseau / groupe thermoélectrique embarqué Le Tramway du Sud-Ouest Lausannois (7,8 km mis en service en 1991) présente deux caractéristiques originales, à savoir sa construction à voie unique avec une dizaine d évitements et un parc de 17 rames (600 kw), à plancher haut, pourvues, en plus de leur équipement électrique, d un groupe thermoélectrique auxiliaire constitué d un petit moteur Diesel de 88 kw couplé à un alternateur qui débite sur un groupe redresseur-onduleur lequel délivre une tension triphasée aux deux moteurs de traction asynchrones. La rame peut ainsi évoluer, à puissance et à vitesse réduites, sur des sections dépourvues de ligne aérienne de contact (dépôt, accès aux ateliers des chemins de fer). Plus récemment, en 2004, les Tramways de Nordhausen (Thuringe), les plus petits d Allemagne (8 km), ont prolongé l une de leurs lignes jusqu à Ilfeld (11,5 km) sur la voie unique, à écartement métrique, des Chemins de Fer du Harz. Ne pouvant réunir les capitaux nécessaires à l électrification de cette section de ligne, la ville de Nordhausen a accepté de financer l installation d un groupe électrogène à bord de 3 rames urbaines Siemens «Combino» (figure 9). Ce groupe comprend un moteur Diesel BMW Euro-3-V8, d une cylindrée de 3,9 L et développant 180 kw à 4 000 tr/min, qui entraîne un générateur synchrone de 170 kw qui délivre une tension de 750 V aux deux moteurs de traction. L ensemble pèse 1,2 t, l équivalent de 17 voyageurs, y compris un réservoir à gazole de 150 L permettant une autonomie de 210 km, ce qui est suffisant pour effectuer quelques trajets par jour sur la section suburbaine de ligne. À noter que, sauf en cas de panne, l utilisation du moteur Diesel est interdite en ville. Le circuit de traction électrique est demeuré inchangé. 2.5.8 Alimentation mixte réseau / accumulateur électromécanique Il s agit d une technologie relativement ancienne (1942) qui n a connu, jusqu à présent, que des débouchés très limités en raison du poids et du volume des principaux composants. L idée, uniquement applicable en traction électrique, consiste à lancer, à l arrêt, un volant d inertie (gyroscope), appelé aussi «gyro», à une vitesse élevée, comme une toupie, puis à utiliser Figure 9 Tramway Combino à Nordhausen (Harz) doté d un moteur Diesel BMW pour rouler sans ligne aérienne (Siemens TS) son énergie cinétique pour entraîner un générateur susceptible d alimenter, en courant continu ou alternatif, un ou plusieurs moteurs de traction. Ce sont les Ateliers de Construction Oerlikon, à Zurich, qui ont développé et mis au point cette technologie, durant la deuxième guerre mondiale, pour parer à la pénurie des carburants en permettant à des communes de moyenne importance, incapables d investir des capitaux dans la construction de lignes de trolleybus, d exploiter des véhicules électriques, dénommés «gyrobus» en remplacement des autobus Diesel devenus sans emploi. Après quelques essais effectués dans diverses communes, c est la ville d Yverdon (Vaud) qui a mis en service, en 1953, la première ligne de gyrobus du monde (4,5 km) avec 2 véhicules. Le gyroscope, d un diamètre de 1,60 m, pesait 1,5 t et, une fois lancé, tournait à 3 000 tr/min. À intervalles plus ou moins réguliers mais inférieurs à 5 km, le gyro devait être relancé. À chaque terminus ainsi qu au centre ville, le gyrobus s arrêtait sous une console, fixée à un poteau, et située à 4,80 m au-dessus de la chaussée. Des vérins pneumatiques relevaient alors 3 bras, disposés couchés sur le pavillon, qui entraient en contact avec le joug de la console constitué de 3 segments isolés correspondant à chacune des 3 phases du réseau de distribution local. Ce temps de «recharge» durait 2 à 3 min et tenait compte d une confortable marge de sécurité car, une fois arrêté totalement, le gyro nécessitait 30 min pour atteindre 3 000 tr/min. Le freinage de service était à récupération, le moteur de traction asynchrone tournant en générateur et alimentant l alternateur de puissance qui pouvait relancer le gyro. À Bâle et à San Francisco, des trolleybus sont dotés d un petit volant d inertie qui se charge durant la marche et le freinage puis débite son énergie pour participer au démarrage en limitant le courant et pour permettre, en exploitation courante, de faire des services partiels. En 2006, ALSTOM a signé, avec la société hollandaise CCM, un accord de coopération pour l industrialisation d un système de marche autonome pour tramways reposant sur le principe d un volant d inertie en fibre de carbone, disposé en toiture, dont l énergie cinétique est chargée durant le freinage. Cette énergie est transformée en énergie électrique qui alimente les moteurs de traction. Pour atteindre des performances en marche autonome se rapprochant de celles sous ligne aérienne, les quais de certaines stations peuvent être pourvus d un dispositif de recharge rapide du gyroscope débitant uniquement lorsqu une rame est à l arrêt dans cette station. Une rame Citadis 302 du réseau de Rotterdam a été équipée, pour servir de banc d essai, d un volant d inertie qui tourne sous vide, une fois lancé, à 22 000 tr/min et peut restituer une énergie utile, de 4 kwh permettant de parcourir 1 kilomètre environ. Le gyro et son appareillage pèsent environ 1,2 t. D 5 550 10

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 2.5.9 Réflexions sur les systèmes de marche autonome Sur le plan technique, aucun système de marche autonome ne peut rivaliser avec la traction électrique par ligne aérienne car les sous-stations sont conçues pour débiter bien au-delà de leur puissance nominale. De plus, le système d alimentation par ligne aérienne est simple, ne demande qu une surveillance visuelle périodique et, ponctuellement, quelques réglages, par exemple après une longue période de grand froid. Le système est donc d une grande fiabilité et pour peu que les études aient été conduites avec expérience et imagination, l ensemble ne défigure pas le paysage urbain. Les possibilités de traction autonome peuvent se justifier pour le passage devant des édifices ayant réellement une valeur historique établie, ce qui est rarement le cas pour l ensemble d une ville. Ces différents systèmes sont soit coûteux au niveau de la construction et de l entretien, soit compliqués, encombrants et lourds. L intégration de ces équipements provoque toujours un surcoût et se traduit par un nombre de voyageurs en moins à transporter. Avec la plupart de ces sources auxiliaires, l autonomie est limitée, dans les conditions actuelles, à des distances réduites. 3. Principes généraux d exploitation 3.1 Règles générales en France Les tramways sont des véhicules ferroviaires circulant sur la voie publique. En raison de leur extinction programmée, après 1945, la réglementation de sécurité des tramways urbains français n avait plus évolué depuis le décret de 1942 lequel, peu à peu, était complètement dépassé et inadapté aux conditions actuelles. Aujourd hui, les différents aspects de la sécurité concernant ce moyen de transport relèvent de la direction des Transports terrestres qui, pour le compte de l État, confie différentes missions à l un de ses services à compétence nationale, le Service technique des remontées mécaniques et des transports guidés STRMTG. Créé à l origine pour contrôler la sécurité dans les chemins de fer à crémaillère, funiculaires, téléphériques, télésièges, etc., le STRMTG est un organisme notifié délivrant des certificats de conformité aux exigences de la directive européenne 2000/9/CE relative aux installations à câble transportant des personnes. Depuis 2003, le STRMTG comprend une Division transports urbains (DTU) dont le domaine de compétences couvre les métros, les tramways et les autres systèmes de transports urbains guidés. La DTU élabore la réglementation technique de sécurité, instruit les dossiers soumis aux commissions spécialisées, instruit les demandes d agrément des experts ou organismes qualifiés agréés soumises à la commission nationale d agrément, traite des pathologies du parc en service, des incidents et accidents, délivre aux services locaux de contrôle des avis sur la sécurité des systèmes, délivre des homologations, sur tout ou partie des sous-systèmes, portant sur la sécurité et délivrées à la demande des constructeurs. La DTU, en outre, assiste et conseille les services locaux des transports urbains guidés. 3.2 Sécurité En ce qui concerne le matériel roulant, on distingue la sécurité active et la sécurité passive. La sécurité active est assurée par les équipements ou les fonctions cités ci-après qui sont, soit actionnés par le conducteur, soit activés par des automatismes. Freins : les tramways sont équipés d un frein électrique modérable, d un frein mécanique à friction modérable, d un frein non modérable par patins électromagnétiques ; suivant le niveau de décélération recherché, une électronique de contrôle assure la combinaison des trois modes de freinage. Veille automatique : cette fonction de vigilance, intégrée dans le manipulateur, est matérialisée par une pédale que le conducteur doit actionner à intervalles réguliers (8 s) ; si aucune pression n est exercée pendant que la rame roule, après une alarme, le freinage d urgence est déclenché jusqu à l arrêt. Contrôle de survitesse : dispositif programmé pour empêcher le conducteur de dépasser la vitesse maximale autorisée (55 km/h par exemple) ; au-delà de ce seuil, action du freinage de secours. Boucle de sécurité : la rame est parcourue par une boucle 24 V comprenant un certain nombre de contacts montés en série et reliés à des éléments concourant à la sécurité des voyageurs ; l ouverture intempestive de l un de ces contacts, par exemple ouverture d une porte durant la marche, provoque le freinage d urgence. Portes voyageurs : les portes comprennent des dispositifs assurant la sécurité des voyageurs : bords sensibles en caoutchouc provoquant la réouverture des battants en cas de coincement d une personne ou d un objet de petite dimension, cellules photoélectriques pour la détection des enfants ou de petits animaux domestiques et empêchant les portes de fermer ; si une seule porte n est pas verrouillée, le départ de la rame n est pas possible. Les rames des tramways de Strasbourg sont pourvues d un système d anti-entraînement : si un voyageur quittant le tram laisse derrière lui la porte se refermer sur un pan de manteau, une écharpe, etc., et si la rame démarre, la pression sur le bord sensible du battant de porte, par ruban piézorésistif intégré, provoque le freinage d urgence. Télésurveillance intérieure : microcaméras disposées dans chaque compartiment et enregistrant, pour une certaine durée, le comportement du public ; les enregistrements stockés sont remis à la police en cas d incident. Alarmes évacuation des voyageurs : en cas d accident d une rame, le conducteur peut ne pas être en état de procéder à l évacuation du public ; il y a, à proximité de chaque porte, un signal d alarme dont l action permet de déverrouiller la porte et de permettre l ouverture de celle-ci par action manuelle. Signalisation extérieure : phares frontaux allumés en permanence dans le sens de la marche, feux de gabarit, feux stop, feux de détresse, feux de brouillard, etc. Éclairage de secours : les batteries sont dimensionnées pour assurer, en cas d absence de la tension de ligne, l éclairage intérieur à demi-puissance et la signalisation extérieure durant aumoins une demi-heure. Communication sonorisation : un système de sonorisation intérieure permet la diffusion de messages préenregistrés à l attention des voyageurs : prochaine station, alerte contre les pickpockets, etc. ; ce système permet également au conducteur d avertir les voyageurs d un incident quelconque ; il peut également être activé par un voyageur, se tenant devant un micro intégré à la platine d un signal d alarme, disposé au droit de chaque porte, pour expliquer au conducteur la nature de l incident, la décision revenant au conducteur d arrêter la rame immédiatement ou de gagner la station suivante. Lutte contre le feu : pour lutter contre un début d incendie dans la rame, le conducteur peut utiliser un extincteur à eau pulvérisée ou un extincteur à poudre disposés dans la cabine de conduite. La sécurité passive est assurée par les équipements ou dispositifs suivants. Résistance à la collision : la structure de la caisse, en particulier celle des bouts avant, doit être conçue pour protéger le conducteur et les voyageurs en cas de collision avec un autre véhicule ; la D 5 550 11

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS cabine de conduite, souvent en polyester, doit être fixée sur le lit de caisse pourvu d un solide bouclier, d absorbeurs de chocs et d un dispositif antichevauchement dissimulé sous le pupitre de conduite résistant à une poussée horizontale de 400 kn ; cette dernière valeur avait prévalu pour le Tramway Français Standard II, type Grenoble, à cause des deux cols de cygne reliant le plancher bas au plancher haut (zones de faiblesse) ; pour les 53 Eurotrams de Strasbourg et les Citadis à plancher bas intégral, cette valeur avait été ramenée à 200 kn car le châssis était horizontal ; après la collision survenue, en 1998, entre deux rames à Strasbourg, il a été décidé de revenir à la résistance frontale à la compression de 400 kn sans que la tare du véhicule en soit affectée, ce qui a été réalisé pour les Citadis de Grenoble, Paris et Strasbourg. Tenue aux efforts verticaux : la structure de la caisse est dimensionnée pour résister aux efforts verticaux de la charge exceptionnelle majorée de 20 %. Antichevauchement : en cas de collision frontale entre deux tramways, il faut éviter la possibilité d encastrement d une rame dans l autre ; pour cela, chaque extrémité d une rame est pourvue d un dispositif antichevauchement. Chasse-corps : pour éviter qu une personne, adulte ou enfant, tombée sur la voie, ne puisse être entraînée sous la rame, chaque extrémité est munie d un chasse-corps, maintenu à quelques centimètres au-dessus de la chaussée et conçu pour repousser les objets ou corps à l extérieur du tram tout en déclenchant le freinage d urgence. Enregistrement de marche : les différents paramètres caractéristiques de la marche de la rame (vitesse, freinage, actions du conducteur ou des voyageurs concernant la sécurité) sont enregistrés, pendant les 10 ou 20 derniers kilomètres, dans une «boîte noire» avec mémoire statique amovible compatible avec un PC. Non-agressivité extérieure : il est exigé des formes extérieures, notamment aux extrémités de la rame, dépourvues d arêtes vives et constituées de revêtements présentant une haute capacité d absorption des chocs ; les parties saillantes des bogies et des organes de freins doivent être maintenues hors de portée des piétons par un habillage adéquat ; les parois latérales sont lisses et dépourvues de parties saillantes susceptibles de blesser un piéton. Non-agressivité intérieure : les mêmes précautions sont imposées pour les aménagements intérieurs dépourvus de tout angle vif ; les revêtements de parois et les vitrages doivent résister aux pressions des voyageurs dans une rame en charge exceptionnelle ; les revêtements de sol sont antidérapants ; en cas d accident ou de freinage d urgence, les voyageurs doivent pouvoir saisir des poignées de préhension ou des barres contre lesquelles ils ne peuvent se fracturer une partie du corps ; les sièges doivent être dépourvus de toute aspérité tranchante ; ceux-ci doivent demeurer indéformables en cas de décélération brutale ou d accident. Résistance au vandalisme : les matériaux utilisés pour les aménagements intérieurs doivent résister aux actes de vandalisme sans altération de leur aspect et doivent être facilement nettoyables avec des produits industriels courants ; la fixation des éléments démontables sont masquées, les différents câblages ne sont pas visibles et les vitrages sont recouverts d un film antirayures, les sièges sont habillés de revêtements insensibles aux lacérations et les galettes sont facilement interchangeables en atelier. Résistance au feu : les matériaux utilisés dans la construction du véhicule respectent les normes NF en vigueur pour la résistance au feu, l opacité des fumées et la toxicité des gaz émis. D autres normes sont applicables pour la circulation en tunnel et aux équipements électriques, câbles inclus. 3.3 Conduite des tramways La conduite des tramways ne requiert pas la possession d un permis de conduire routier, catégorie transport en commun ; celleci est cependant souhaitable car elle permet à l exploitant de cultiver la polyvalence et de pouvoir, en cas de nécessité, affecter un wattman (conducteur de tramway) à la conduite d un autobus. Après une formation de trois semaines environ, où les formateurs dispensent un enseignement technique (connaissance du matériel et de son environnement opérationnel), le candidat doit passer un examen à l issue duquel, en cas de succès, il lui est délivré un «certificat de capacité à la conduite d un tramway en service commercial». Les connaissances acquises sont rafraîchies régulièrement par les formateurs au cours de séances spéciales. Au cours de sa formation, le candidat se voit remettre un exemplaire du Manuel du conducteur où sont consignées toutes les règles d exploitation et de sécurité de l entreprise ainsi que des chapitres traitant des pannes, de leur identification et de la manière à permettre à dégager la rame pour se ranger sur une voie de garage ou regagner, hautle-pied (à vide, sans voyageurs), le dépôt. Avant de prendre son service, le conducteur doit prendre possession de sa clé de service puis il se rend dans la remise auprès de la rame qui lui a été affectée. À l aide d une clé spéciale, il ouvre la porte avant puis ouvre la porte donnant accès à la cabine de conduite. Il introduit sa clé de service dans le commutateur de marche et place celui-ci sur la position «préparation». Le pantographe se lève, entre en contact avec la ligne aérienne, ce qui a pour effet de fermer le disjoncteur principal, d alimenter la batterie et, progressivement, tous les auxiliaires (éclairage, ventilation-climatisation, le cas échéant dégivrage et chauffage, etc.). Pendant ce temps, le conducteur fait une inspection de l état intérieur de sa rame, de la cabine de conduite opposée puis il fait le tour extérieur du véhicule en procédant à la même revue. Une fois installé dans sa cabine, le conducteur contrôle son pupitre et les principaux organes susceptibles de fonctionner par la suite : portes voyageurs, timbre avertisseur (cloche électrique), phares, sablières, patins électromagnétiques, radiotéléphone, sonorisation intérieure, platine du système d aide à l exploitation SAE, etc. Une fois le signal de sortie allumé, le conducteur sort, lentement, du remisage. Avant de quitter le dépôt, il roule sur une boucle de détection qui lui permet de contrôler le fonctionnement de sa télécommande d aiguillage, puis tourne le commutateur sur la position «marche» et gagne le lieu d injection en ligne. Le premier parcours est une reconnaissance de ligne à vitesse réduite afin de vérifier qu aucun obstacle ne se trouve à l intérieur du GLO et, en particulier, si la voie est dégagée de tout objet pouvant mettre la sécurité d exploitation en péril. La règle de base de la conduite des tramways est la marche à vue. Les commandes de traction et de freinage sont regroupées dans un manipulateur linéaire ou rotatif, suivant les constructeurs. En poussant le manipulateur, on agit sur un transmetteur angulaire qui, envoyant ses signaux à l électronique de commande, augmente l accélération jusqu à 1,2 m/s 2 et jusqu à la vitesse maximale autorisée. Le manipulateur ramené au point «0», le tramway roule sur l erre. Lorsque le conducteur tire le manipulateur vers lui, le freinage entre en action, avec décélération variable, jusqu à l arrêt de la rame. Le manipulateur intègre aussi 2 fonctions essentielles à savoir la commande du timbre avertisseur et la veille automatique. Afin de protéger les voyageurs d une éventuelle défaillance physique du conducteur, celui-ci doit, à intervalles réguliers et rapprochés (environ 8 s), actionner une touche qui acquitte le fait qu il maîtrise sa conduite. Si ce délai est dépassé, un signal strident retentit durant 2 s ; si aucune action de la part du conducteur n intervient, le freinage d urgence est provoqué jusqu à l arrêt complet de la rame. La conduite d un tramway est donc très simple et ne nécessite pas d effort physique particulier mais le conducteur doit avoir son attention en éveil pour anticiper les mouvements, parfois intempestifs, des piétons ou des automobilistes. D 5 550 12

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Au retour au dépôt, le conducteur met sa clé de service sur la position «0» et la rame se déprépare dans l ordre prévu, le pantographe se repliant en dernier. Par mesure de sécurité, la plupart des commutateurs de marche ont un cran «manœuvre» qu il est obligatoire d utiliser lorsque la rame se déplace dans l atelier, sous le remisage ou encore dans le tunnel de lavage : la vitesse est alors, automatiquement, limitée à environ 5 km/h. 3.4 Signalisation La sécurité d exploitation des tramways obéit à des règles précises et strictes qui sont matérialisées, outre le règlement d exploitation, par des signaux, lumineux ou non, qui sont différents, dans leur apparence, de ceux destinés au trafic routier. La signalisation fixe concerne un certain nombre d indications permanentes pour les conducteurs qui ont l apparence de plaques suspendues à un transversal de la ligne aérienne ou apposées à un potelet : limitation ponctuelle de vitesse à l entrée d une courbe, reprise de la vitesse normale, limite de manœuvre dans les zones de rebroussement, isolateur de section à franchir sur l erre, fin de la ligne aérienne. Les carrefours de la ligne de tramway avec la voirie sont munis de signaux lumineux, dont l action est coordonnée par l armoire à feux locale, et qui ne peuvent pas être confondus avec les feux routiers. Selon les recommandations de l Union internationale des transports publics (UITP), ces signaux comportent, sur fond noir, un symbole qui s adresse uniquement au conducteur du tramway : barre blanche horizontale : franchissement du signal interdit ; barre blanche verticale : passage libre ; rond blanc : avertissement de changement d état du signal. Dans de nombreux réseaux ce signal est surmonté d un petit signal indiquant au conducteur que l arrivée de sa rame a été prise en compte et qu il peut franchir le carrefour en toute sécurité. Les aiguillages sont, généralement, également équipés d une cible lumineuse qui indique la position des lames d aiguille : voie directe, déviation à droite ou à gauche. Dans les zones de manœuvre et dans les sections en tunnel, on retrouve les signaux ferroviaires tricolores classiques (rouge, jaune, vert), le rouge étant infranchissable. Dans l environnement des dépôts, on installe également des signaux lumineux gérant la circulation des rames, ainsi que des cibles indiquant au conducteur rentrant sa destination finale (lavage, voie de remisage ou d atelier, etc.). 3.5 Dépannage en ligne Parmi les pannes qui peuvent survenir durant l exploitation, certaines empêchent la rame de repartir avec la sécurité requise pour les voyageurs. Pour pénaliser l exploitation le moins possible, on procède alors à l évacuation des voyageurs et la rame suivante vient s accoupler à la première au moyen soit d un attelage automatique monté à demeure, soit d un attelage mécanique simple, soit d une barre d attelage amovible. Il est alors nécessaire de disposer d une liaison électrique par cablot reliant les deux rames permettant au conducteur de la rame avariée de communiquer par interphone avec le conducteur de la rame pousseuse pour lui signaler tout obstacle pouvant survenir sur la voie. Si la batterie de la rame poussée est encore active, son conducteur conserve l usage du timbre, de la signalisation lumineuse avant et, surtout, de l action des patins électromagnétiques. À la prochaine zone de manœuvre ou au terminus, la rame en panne est poussée sur une section de voie où elle pourra attendre l équipe de dépannage ou le tracteur qui la rapatriera à l atelier. 4. Conception du matériel roulant 4.1 Conception technique générale L évolution des tramways électriques peut se résumer ainsi : 1881 : premières motrices à deux essieux avec un moteur de traction transmettant son effort au moyen d une chaîne, caisse en bois tôlée extérieurement ; 1891 : premières motrices à bogies ; 1915 : premiers tramways «Peter Witt» avec entrée à l avant et sortie au milieu à Cleveland E.U., paiement à un receveur assis près de la porte de sortie ; 1928 : construction massive de motrices «Peter Witt» avec démarrage automatique à Milan (502 motrices), Turin (216 motrices), Naples (106 motrices), Trieste (48 motrices) ; 1935 : apparition, aux États-Unis, des premières motrices PCC (Presidents Conference Comittee) qui vont révolutionner les tramways par leur confort et leurs performances exceptionnelles ; construites à 4 817 exemplaires aux USA, elles seront encore produites à plus de 17 000 unités en Belgique, en Tchécoslovaquie et dans l ex-urss (12 000 unités) ; en France, plus modestement, la motrice PCC a sauvé les tramways de St-Étienne (35 unités) et de Marseille (19 unités) ; 1939 : une nouvelle génération de tramways modernes standards (figure 10) est présentée à l Exposition nationale de Zurich ; très répandu dans les villes suisses, ce matériel servira de modèle à diverses productions européennes d après guerre ; 1942 : premiers tramways articulés européens à Rome et à Milan ; 1973 : premier tramway à électronique de puissance (hacheur) à Graz (Siemens) ; 1975 : premier tramway à moteur de traction triphasé asynchrone à Nuremberg ; 1987 : premiers tramways à plancher bas partiel à Grenoble (Alsthom) ; 1990 : premier tramway articulé à plancher bas intégral à Brême (MAN/AEG) ; 1994 : ouverture du nouveau réseau de Strasbourg à l aide de 26 Eurotrams (ABB), premiers tramways à plancher bas intégral et cabines articulées, sans podiums sous les sièges, à deux chaînes de traction triphasée asynchrone indépendantes par bogie moteur, rétrovision par caméras, air conditionné pour les voyageurs et le conducteur. 4.2 Caractéristiques dimensionnelles Lorsqu un groupe de travail, composé de professionnels de l Union des transports publics (UTP) et mandaté par la direction des Transports terrestres, a rédigé le cahier des charges pour un tramway français standard en 1975-1976, le modèle de référence, en Europe, était le type unifié N6/M6 (N pour voie normale, M pour voie métrique, 6 pour 6 essieux, soit 3 bogies) ou N8/M8 (8 pour 8 essieux, soit 4 bogies) qu un groupement de constructeurs allemands venait de mettre sur le marché à partir de 1976. Il s agissait encore de véhicules conventionnels à plancher haut. Le groupe UTP en a extrait quelques caractéristiques dimensionnelles qui avaient fait l objet de recherches ergonomiques approfondies ; la mesure de base se référait au confort, traduite par la taille d un compartiment de 2 ou 4 places où les voyageurs se faisant face, disposaient de suffisamment d espace en largeur ainsi qu en longueur pour reposer les jambes. En jargon ferroviaire, cette disposition classique porte le surnom de «diligence»... Pour aboutir à un véhicule standard pouvant s accommoder de la majorité des réseaux existants, la largeur hors-tout de la caisse avait été fixée à 2,30 m, disposition permettant d offrir 1 + 2 places de front de part et d autre d un couloir de 0,80 m de large. D 5 550 13

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS La deuxième ligne de Montpellier (2006) évoque un jardin fleuri Figure 11 Rames Citadis (Alstom) de Montpellier (2000) (R. de Coster) Figure 10 Tramways de Zurich, les plus modernes d Europe en 1939 (photo GM) C est donc sur cette base qu a été développée la première version du tramway français standard qui a été construit pour Nantes, à partir de 1984, en 45 exemplaires. En raison des rayons de courbe limités à 25 m (valeur minimale), la longueur du tramway nantais, par rapport à la motrice allemande N6, a été portée de 19,68 m à 29,30 m avec une largeur de 2,30 m. Le matériel de Grenoble, à plancher bas partiel, apparu en 1987, avait des dimensions similaires. Rapidement, devant l accroissement rapide de la clientèle, ce matériel s est montré de capacité insuffisante. Un moment exploitées en unités multiples, les rames nantaises ont été rallongées à 39,15 m par l adjonction d une caisse intermédiaire, à plancher partiellement surbaissé, et d un deuxième bogie porteur. Les 53 Eurotrams de Strasbourg ont d abord été livrés dans la longueur de 33,10 m mais cette dimension et la capacité correspondante se sont avérées insuffisantes pour faire face, aux heures de pointe, à l afflux de trafic à la Gare Centrale, dans le centre ville et dans les quartiers des facultés. Pour cette raison, dans le cadre des possibilités financières, 17 rames ont été livrées avec un module et un compartiment supplémentaires portant à 43,10 m la longueur de ces véhicules. Le matériel Eurotram n ayant pas de porte-à-faux à ses extrémités, les bogies d extrémité étant sous le bout de caisse développé à partir d un court module intermédiaire, la largeur des rames avait pu être portée à 2,40 m dans les limites d un gabarit voisin de celui de Nantes et de Grenoble, ce qui améliora la fluidité du mouvement des voyageurs dans le couloir entre les sièges. Le réseau de Montpellier (figure 11), le premier en France, eut le mérite de mettre en service, en 2000, des tramways dont la largeur atteignait 2,65 m de large, ce qui autorisait la présence de quatre sièges de front tout en conservant un couloir central assez large et en offrant près de 25 % de places assises en plus. Montpellier a ainsi démontré qu un tel gabarit, adopté depuis longtemps par des grandes villes comme Cologne, Hanovre, Stockholm, Istanbul, etc., était compatible avec piétons et cyclistes dans les centres anciens dotés d une voirie pas forcément bien large. Le gabarit de 2,65 m, supérieur à celui du métro parisien mais que l on retrouve sur de nombreux métros européens, a été, entretemps, adopté par Mulhouse, Paris pour la nouvelle ligne T3 des Maréchaux et par Nice. 4.3 Espace voyageurs et accessibilité Après Nantes, la deuxième agglomération française à décider la réintroduction du tramway a été celle de Grenoble. Le projet remontait, en fait, au début des années 1970. Sur intervention des associations locales de personnes handicapées, les élus ordonnèrent, en 1983, aux responsables techniques du projet d imaginer une solution permettant aux personnes à mobilité réduite d accéder, de façon autonome, au futur moyen de transport. Il n existait pas, à l époque, d exemple concret pouvant être adopté et le système américain de hayon élévateur ou des quais hauts dans les stations furent unanimement repoussés sans qu une solution simple ne se dégageât. Finalement, après un déplacement sur le réseau de Genève, où commençaient à circuler des rames à plancher partiellement surbaissé afin d accélérer les mouvements de voyageurs aux arrêts, tout le monde fut convaincu que la solution était là : à charge des constructeurs de supprimer la marche intermédiaire subsistante. Là aussi, diverses solutions étaient envisageables mais celle qui fut retenue fut un bogie porteur central dont les deux faux essieux coudés, surbaissés, permettaient la continuité d un plancher rabaissé à 30 cm, les quatre roues devenant indépendantes. Tout en conservant certains éléments de construction du tramway de Nantes, on pouvait dès lors concevoir une rame articulée d environ 30 m de long, 2,30 m de large, dont la partie du plancher située entre les bogies moteurs d extrémité, soit 70 % de la longueur du véhicule, pouvait être abaissée à 30 cm. Toutes les portes voyageurs étaient naturellement réparties dans cette zone. Désormais, avec des quais de station situés à 25 cm au-dessus des rails et avec le concours d un jeu de palettes rétractables pour combler la lacune subsistant entre le quai et les sas d entrée, les personnes à mobilité réduite et, notamment celles se déplaçant en fauteuil roulant, avaient, pour la première fois accès à un véhicule de transport public sans l aide d un tiers. Cependant, comme à Nantes, le problème du manque de capacité des rames se posa rapidement car, aux heures de pointe, les voyageurs hésitaient à occuper les places d extrémité, en zone surélevée, de crainte de n avoir pas le temps nécessaire pour sortir. Par contre, contrairement à Nantes, le rallongement du véhicule de Grenoble avec une caisse supplémentaire n était pas concevable, en raison de la diminution de la part adhérente. Lorsque, en 1990, la communauté urbaine de Strasbourg, après un long flirt avec un projet de métro type VAL, vota le retour du tramway, le modèle de Grenoble semblait s imposer, d emblée. 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TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Cependant, sous l impulsion du nouveau maire Catherine Trautmann, la CUS décida de procéder à un appel d offres européen et d organiser une série de visites chez les principaux constructeurs spécialisés. Le prototype que SOCIMI était en train de tester sur le réseau de Milan, démontrait clairement qu il était possible de concevoir un bogie moteur laissant la place, entre les roues, pour le passage d un plancher surbaissé à 30 cm. La solution du plancher intégral était désormais possible et c est ainsi que s imposa l idée d un véhicule articulé composé de courts modules motorisés alternant avec des compartiments voyageurs de 10 m de long. Les lignes de tramway étant, par définition, des axes à fort trafic, on a intérêt à concevoir des matériels où les portes ont une ouverture importante (1 300 à 1 500 mm) et doivent être réparties autant que possible régulièrement le long de la rame. Deux emplacements sont généralement réservés aux personnes se déplaçant en fauteuil roulant, l ancrage de ces fauteuils au sol n est pas exigé. L accès aux rames, même à plancher bas, a été, longtemps, une source de difficultés pour les personnes se déplaçant en fauteuil roulant, sachant qu il existe des normes pour définir les limites, verticales et horizontales, des obstacles franchissables par les fauteuils roulants. À Grenoble (1987), les plates-formes encadrant le module central d intercirculation étaient munies de palettes rétractables, logées dans le châssis du tramway, qui pouvaient être manœuvrées à la demande, formant ainsi un plan incliné permettant à tout type de fauteuil roulant d entrer dans la rame ou d en ressortir. Sur les Eurotrams de Strasbourg, il fallut trouver une autre solution. La réponse a été de doter toutes les plates-formes d un seuil débordant fixe, à savoir une pièce en polyester prolongeant la plate-forme de quelques centimètres et comblant, partiellement, la lacune entre la rame et le quai. Sur les quais de la première ligne, à la cote de 25 cm, une petite élévation de 5 cm, située à la hauteur de la première porte de la rame, permet aux fauteuils roulants de pénétrer dans le tramway sans difficulté. Pour les extensions ultérieures, les quais des stations ont été construits à la cote de 30 cm, valeur moyenne du niveau du plancher du matériel roulant. 4.4 Confort climatique 4.4.1 Renouvellement de l air ambiant L intérieur des rames est généralement maintenu en légère surpression par de l air aspiré de l extérieur et assurant, compte tenu de l ouverture des portes en station, un renouvellement de l air des compartiments au minimum 25 fois par heure ; cette ventilation forcée contribue à maintenir une différence de l ordre de 5 C entre l extérieur et l intérieur du tramway. 4.4.2 Chauffage Au-dessous d un seuil ajustable, l air frais aspiré de l extérieur peut être dirigé, dans des conduits aménagés dans le pavillon, sur des résistances chauffantes, avant d être diffusé dans la rame. 4.4.3 Climatisation Si les conditions climatiques locales l exigent, les tramways peuvent être pourvus d une installation distribuant de l air conditionné dans chaque compartiment. Sa puissance est dimensionnée pour tenir compte des conditions climatiques extérieures, de la capacité de la rame et du type d exploitation prévu. Dans beaucoup de villes, l air conditionné est un confort hautement apprécié. Afin d éviter aux voyageurs, en été, des chocs thermiques désagréables et afin de ne pas surdimensionner les équipements de climatisation, très gourmands en énergie, la différence de température entre l extérieur et l intérieur de la rame est limitée à 6 C, tandis que le conducteur dispose d une climatisation indépendante qu il peut régler pour son bien-être. 4.4.4 Confort acoustique Niveau de bruit intérieur : à l arrêt : db(a) ; à 50 km/h : 72 db( A). Niveau de bruit extérieur sur voie encastrée avec revêtement par pavés ou en bitume, mesuré en alignement droit à partir d un micro fixé à 1,2 m au-dessus du plan de roulement et à 7,5 m de l axe de la voie : à l arrêt : 60 db( A) ; à 50 km/h : 80 db( A). Ces valeurs ne peuvent être maintenues que si un entretien régulier et préventif est appliqué : au niveau du matériel roulant : reprofilage régulier des bandages des roues par passage de la rame tous les 15 000 à 20 000 km sur le tour en fosse de l atelier, pose d un système de graissage centralisé sur un bogie de chaque rame, dispositif projetant à intervalles réguliers un peu de graisse sur les boudins des roues afin de diminuer les risques de bruit dans les courbes ; au niveau de la voie : meulage, au moins annuel, à l aide d un véhicule spécial, de la surface de roulement des rails afin de supprimer l usure ondulatoire. 4.5 Capacité Pour calculer les performances d une rame en exploitation, on distingue trois niveaux de capacité : charge normale CN : 1 voyageur par siège plus 4 voyageurs debout par m 2 ; charge maximale CM : 1 voyageur par siège plus 6 voyageurs debout par m 2 ; charge exceptionnelle CE : 1 voyageur par siège plus 8 voyageurs debout par m 2. La masse moyenne d un voyageur est de 70 kg ; les strapontins ne sont pas comptés comme places assises. 4.6 Disposition des équipements Dans les véhicules de conception classique, à plancher haut, de nombreux équipements électriques ou pneumatiques étaient disposés sous le plancher du véhicule, en plus des moteurs de traction logés dans les bogies à proximité des essieux et des roues. Pour démonter de tels équipements, il fallait des équipements spéciaux et souvent la présence de deux personnes, dans la fosse de visite de l atelier, en raison des risques d accident liés à la manipulation d équipements très lourds et souvent de grandes dimensions. Avec l arrivée du matériel à plancher bas, il a fallu déplacer les résistances de freinage, le compresseur, le groupe convertisseur, les contacteurs et relais de puissance qui sont allés rejoindre, en toiture, le pantographe, le parafoudre et le disjoncteur principal. De nouvelles méthodes de travails sont ainsi apparues puisque les opérations de contrôle et de maintenance légère pouvaient, désormais, être effectuées, sous la lumière du jour, depuis des passerelles latérales et surélevées. Pour échanger un bloc d appareils défectueux contre un autre, les voies d atelier sont équipées d un pont roulant qu une seule personne peut manipuler pour extraire le bloc de son logement et le conduire sur un établi d atelier. L usage d un tel pont roulant est absolument subordonné à la mise à la terre préalable de la ligne aérienne. Les inspections du pantographe peuvent aussi être plus fréquentes. D 5 550 15

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 4.7 Équipements de traction La chaîne de traction d un tramway comprend : la prise de courant par pantographe avec archet muni de bandes de carbone ; le parafoudre ; le disjoncteur principal (DJ) qui met l ensemble des équipements sous tension mais s ouvre automatiquement en cas de court-circuit pour protéger le reste des composants ; le convertisseur statique (CVS) qui peut produire, à partir du 750 V de la ligne de contact, des tensions alternatives triphasées ou continues, d amplitude variable ; les moteurs de traction ; les balais de retour du courant de ligne et de mise au potentiel des rails des véhicules, chacune de ces fonctions étant assurée par des dispositifs distincts logés dans les roues. Jusqu au début des années 1990, le moteur de traction par excellence pour les tramways était une machine tournante à courant continu, tétrapolaire avec pôles auxiliaires de commutation et circuit d excitation en série avec l induit. Ce type de moteur, grâce à ses caractéristiques effort-vitesse, se montrait très favorable en traction électrique où le démarrage d un convoi nécessite un couple très élevé par rapport à celui nécessaire pour accélérer le véhicule au-delà d un certain seuil de vitesse. Par différents artifices (couplage des moteurs entre eux, shuntage pour plages de vitesses dites économiques), on obtenait une plage étendue de vitesses et d efforts de traction adaptés à la charge remorquée ou aux variations de profil de la ligne. Les inconvénients du moteur série sont sa masse (900 kg pour un moteur de 200 kw d un bogie monomoteur), découlant de sa constitution, et le collecteur. En effet, le collecteur est un cylindre, placé en bout d arbre du rotor comprenant, à sa périphérie, des lames en cuivre, isolées entre elles, reliées chacune à un enroulement, sur lesquelles les balais en carbone insérés dans des porte-balais frottent dès que le moteur est en mouvement provoquant un étincelage qui, à la longue et avec les effets de la force centrifuge et des chocs renvoyés par la voie, finissent par le détériorer sérieusement. Il faut donc régulièrement vérifier l état du collecteur, lui passer un abrasif et éliminer les faux-ronds à l aide d une machine spéciale ; au-delà d une certaine limite, il est nécessaire de le remplacer complètement. La traction par moteurs triphasés asynchrones, sans collecteur, fonctionnant à la fréquence industrielle de l époque, a été essayée, dès 1895, sur les tramways de Lugano (1 000 V) mais nécessitait une double ligne aérienne, la troisième phase étant reliée aux rails, ainsi qu un rhéostat de démarrage-freinage. Ce n est qu en 1975 que Siemens expérimente, avec succès, une chaîne asynchrone complète sur la remorque 1521, transformée en automotrice, des tramways de Nuremberg. Le courant triphasé, à tension et fréquence réglables selon le régime moteur désiré, est obtenu à partir de la tension de ligne, en courant continu, par un groupe onduleur à thyristors. En raison, cependant, de la complexité, de l encombrement, de la masse et du prix des onduleurs à thyristors, le bilan global a été plus favorable au maintien du moteur à courant continu et excitation série mais commandé par un hacheur à thyristors (chopper), comparable à 1/3 d onduleur, remplaçant les contacteurs de graduation ainsi que les résistances de démarrage et de shuntage. C est l évolution des composants électroniques de puissance, tels que les IGBT (Integrated Gate Bipolar Transistor), qui ont permis de généraliser, progressivement, la traction par moteur asynchrone ; dans le domaine des transports urbains, les premières applications ont eu lieu, en 1977-1978, sur le métro de Helsinki ainsi que sur des trolleybus à Helsinki et à Winterthur pour s affranchir des problèmes posés, en hiver, par la neige entrant par les ouïes de ventilation des moteurs de traction (figure 12). Le moteur asynchrone est une machine tournante simple et robuste, de puissance massique et volumique bien supérieure à celle d un moteur à courant continu de puissance équivalente. De plus, elle ne nécessite pratiquement aucun entretien et sa longévité n est limitée que par l usure des deux roulements du rotor. Son stator est bobiné pour induire un champ électromagnétique tournant à la fréquence dictée par l alimentation. En traction, sa caractéristique effort-vitesse est fixée, suivant les besoins du moment, grâce à la fréquence et à la tension variables issues de l onduleur piloté par microprocesseurs. Comme le moteur à courant continu, le moteur asynchrone est réversible permettant le freinage électrique par récupération conjugué au freinage rhéostatique en cas d insuffisance du niveau de récupération. Le lecteur pourra se reporter utilement au dossier [D 5 530] Composants de l électrotechnique en traction ferroviaire. 4.8 Auxiliaires Il s agit de tous les équipements électriques, pneumatiques et hydrauliques qui ne participent pas à la traction du véhicule. 4.8.1 Extérieur de la rame Ensemble de la signalisation lumineuse : phares frontaux, feux de gabarit, feux stop, feux de détresse, feux de brouillard. L Union internationale des transports publics (UITP) recommande une signalisation frontale à trois feux disposés en triangle et allumés durant la marche afin de distinguer les tramways des autres véhicules circulant sur la voie publique. 4.8.2 Cabine de conduite Il n y a aucun câblage 750 V dans la cabine de conduite afin de protéger le conducteur des risques d électrocution en cas de collision frontale. Des études très poussées dans le domaine de l ergonomie du poste de travail (figure 13) ont conduit à établir un certain nombre de constatations qui sont devenues des règles de base : commande de traction-freinage par un manipulateur à main gauche, linéaire ou rotatif, dans lequel la veille automatique et le timbre avertisseur sont intégrés, la main droite actionnant les différents boutons-poussoirs du pupitre de conduite ; voisinant le manipulateur, se trouve le commutateur de marche à 4 positions : 0, Préparation de la rame, Manœuvre avec vitesse limitée à 5 km/h, Marche normale ; zone centrale comportant un minimum de voyants : tableau des anomalies et des alarmes, tachygraphe, petits écrans de rétrovision remplaçant les rétroviseurs, boutons-poussoirs pour la commande de l essuie-glace, des phares à longue portée et pour la télécommande des aiguillages en ligne ; zone à droite comportant, essentiellement, les commandes des portes, des sablières et des patins électromagnétiques en régime manuel, la platine du système d aide à l exploitation (signal acoustique du départ sur ordre, bouton d appel prioritaire au centre de régulation, combiné du radio-téléphone, commande du système acoustique pour dialoguer, durant des manœuvres, effectuées à vide avec un employé occupant l autre cabine de conduite) ; zone à gauche comportant une série de boutons-poussoirs que le conducteur ne touche qu une fois, éventuellement pas du tout, tels que l ordre de dépréparation de la rame après rentrée au dépôt, l allumage des feux de détresse, la commande d abaissement du pantographe en urgence, la commande de marche arrière (limitée à 3 km/h) ; certains boutons-poussoirs sont plombés et ne peuvent être utilisés qu avec l autorisation du régulateur du poste de commande centralisé PCC, par exemple inhibition de la veille automatique, isolement d un frein mécanique, etc. 4.8.3 Éclairage intérieur Deux rangées parallèles de tubes fluorescents sont installés au plafond de chaque compartiment. Afin d assurer une fiabilité maximale, chaque tube est alimenté par un miniconvertisseur à partir du réseau 24 V de bord par conversion du courant de ligne 750 V D 5 550 16

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Figure 12 Schéma de puissance des tramways Citadis 403 de Strasbourg (Alstom) et sauvegardé par une batterie «en tampon» en cas de disparition de la tension de ligne ou de panne du convertisseur. Après quelques minutes de cet état dégradé, l éclairage est réduit, automatiquement, de moitié afin de ménager la batterie. Le niveau d éclairement doit alors être au minimum de 200 Lux au niveau du plan de lecture d un voyageur assis. 4.9 Équipements et modes de freinage Les tramways disposent d un frein de service électrique et de freins mécaniques à friction. Le conducteur dispose des commandes de traction et de freinage dans le même manipulateur mais la conjugaison des types de freins est indépendante de son pouvoir. Une logique à microprocesseurs assure cette conjugaison, en fonction des décélérations demandées et des conditions d adhérence du moment. Cette même logique empêche l envoi d ordres de traction durant une séquence de freinage. 4.9.1 Frein électrique modérable C est le frein normal et prioritaire en exploitation. Il est modérable et le niveau de décélération est fonction de la position du manipulateur de conduite. Les moteurs de traction fonctionnent alors en générateurs et débitent sur la ligne aérienne : c est le freinage par récupération. Si d autres rames, circulant sur le même secteur électrique, sont en train de «tractionner», elles bénéficient de cette alimentation qui se substitue alors, partiellement ou totalement, à celle de la sous-station. S il n y a pas d autre consommateur en ligne, l énergie de récupération va dans la sous-station la plus proche. Si cette dernière est munie d un onduleur, cette énergie peut être restituée au réseau primaire. En réalité, la plupart des compagnies d électricité n acceptent pas, pour des raisons diverses, de racheter une partie du courant qu elles ont vendu. Dans ce cas, l énergie de récupération finit dans un banc de résistances où elle est dissipée sous forme de calories. Beaucoup de matériels sont également pourvus, en toiture, de résistances de freinage. Si la récupération est insuffisante voire impossible, par exemple en cas d avarie au pantographe ou à la ligne aérienne, il y a commutation automatique sur le freinage rhéostatique. 4.9.2 Frein mécanique modérable À basse vitesse, l effort retardateur du freinage électrique n est plus suffisant pour garantir le niveau de décélération voulu par le conducteur. On maintient l effort voulu par montée en puissance progressive d un frein mécanique modérable. Celui-ci est un frein à disque calé soit sur un essieu, soit sur une roue en cas de roues indépendantes. Chaque disque est associé à un puissant étrier comprenant des mâchoires qui enserrent plus ou moins le disque concerné. Une électronique de contrôle veille à la complémentarité constante entre les efforts du frein électrique et ceux du frein mécanique à friction. Le système d anti-enrayage est actif. À la fin de la séquence de freinage, le frein mécanique, seul à agir, devient frein d immobilisation, inépuisable, et garantit l arrêt et le maintien de la rame, en charge exceptionnelle, dans la rampe ou la pente la plus forte du réseau. En rampe, au redémarrage, il interdit le recul du tram. D 5 550 17

TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS Freinage normal de service FNS C est le mode de freinage normal assurant une décélération moyenne de 1,2 à 1,3 m/s 2. Il est assuré par le frein électrique, par récupération ou rhéostatique, conjugué, progressivement avec le frein mécanique à friction jusqu à l arrêt de la rame. L antienrayage demeure actif. Freinage d urgence FU En cas de danger, le conducteur tire son manipulateur à fond de course, ce qui provoque l ouverture de la boucle de sécurité, la sollicitation des sablières et l action de tous les patins électromagnétiques. La décélération résultante peut atteindre et dépasser 3 m/s 2 jusqu à l arrêt. L anti-enrayage demeure actif. Figure 13 Pupitre d une cabine de conduite d une rame Citadis 403 de Strasbourg (photo GM) Si l effort de friction sur le disque est assuré par de puissants ressorts, le contrôle de celui-ci est soit électrique, soit hydraulique ; cette dernière technique tend à se généraliser car, en hydraulique, les temps de réaction sont plus réduits. Certains réseaux, généralement de tradition très ancienne, exigent une commande pneumatique mais, en service urbain, cette technique tend à disparaître en raison de ses inconvénients. On distingue encore les freins à action directe, comme en automobile où la pression hydraulique croît avec l effort demandé, des freins à action indirecte, où la pression diminue afin de libérer progressivement la force du ressort. Quelle que soit la technique, toutes ont en commun le fait que, en cas de panne de la batterie ou de l hydraulique, les ressorts restent appliqués, par sécurité, sur le disque avec l effort maximal que ceux-ci peuvent développer. 4.9.3 Frein par patins électromagnétiques Les bogies moteurs, éventuellement aussi les bogies porteurs, sont équipés de patins électromagnétiques contenant des bobines qui, excitées par le courant 24 V ou 72 V de la batterie de bord, deviennent des puissants électro-aimants venant se plaquer sur les rails avec une composante verticale de l ordre de 60 kn. Ce frein n est pas modérable. 4.9.4 Anti-enrayage et anti-patinage Un dispositif électronique, prenant la référence de la rotation d une roue, non entraînée d un bogie porteur, décèle l apparition d un éventuel enrayage d une roue motrice durant le freinage et relâche, légèrement et brièvement, l effort retardateur du frein mécanique. Cet effort reprend dès que le danger d enrayage a disparu. Le même dispositif prévient sur l apparition éventuelle d un patinage des roues motrices durant le démarrage, notamment lorsque les conditions d adhérence se sont dégradées, souvent par la chute de feuilles mortes sur les rails. Afin de retrouver rapidement, de manière artificielle, un coefficient d adhérence satisfaisant, ce dispositif active les sablières dont les électeurs projettent du sable sec sous les bandages des roues. 4.9.5 Modes de freinage On distingue 5 modes de freinage. Frein de secours FS Le frein de secours est commandé par un bouton coup-de-poing disposé sur le pupitre. En cas de sollicitation, il déclenche le frein mécanique à friction, avec un effort maximal, ainsi que les patins électromagnétiques. Il est non modérable, agit jusqu à l arrêt et n active ni les sablières, ni l anti-enrayage. Il ne peut être déverrouillé qu avec l aide d une clé spéciale. Les conducteurs sont formés pour ne se servir du FS qu en cas de nécessité absolue car la non-sollicitation de l anti-enrayage provoque la formation de méplats sur les bandages qui font un bruit insupportable au roulement, ce qui nécessite le passage de la rame sur le tour en fosse de l atelier. Frein d immobilisation Il entre automatiquement en action dès l arrêt de la rame ; faisant uniquement appel aux ressorts des freins mécaniques à disque, il maintient la rame immobilisée, en CE, dans la déclivité la plus forte. Frein de parking Ce frein, provoquant également la détente des ressorts des freins à disque, s applique automatiquement dès que le tramway est dépréparé. Il est dimensionné pour tenir compte d un bogie isolé, de la pente ou rampe la plus forte et il est inépuisable. 4.10Performances en traction et en freinage 4.10.1 En régime normal Les performances les plus courantes exigées doivent être tenues, en palier et en CM sous 750 V. Vitesse maximale : de l ordre de 60 à 70 km/h en service urbain, 100 km/h pour un tram-train, Accélération moyenne : 1 m/s 2 de 0 à 40 km/h, 0,9 m/s 2 de 0 à 60 km/h, Décélération en FNS : de 1,25 à 1,3 m/s 2, Décélération en FU : 3 m/s2, Décélération en FS : 1m/s2. 4.10.2 En régime dégradé Par régime dégradé, on définit l état d une rame circulant avec un bogie moteur isolé, celui-ci ne fournissant plus ni d effort de traction, ni de freinage jusqu à la fin de tour où la rame sort du circuit commercial pour regagner son dépôt. Vitesse maximale : 40 km/h, Accélération minimale en rampe : 0,1 m/s 2, Décélération en FNS : de 1,25 à 1,3 ms 2, Décélération en FU : 2,5 m/s 2. D 5 550 18

Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 TRACTION FERROVIAIRE : LES TRAMWAYS 4.11 Design Cette notion a pris, en France, une importance considérable pour les tramways, alors qu elle est secondaire dans le secteur des autobus. Dans la majorité des pays, une municipalité ou une entreprise de transport qui commande des tramways neufs choisit un modèle sur catalogue en veillant au respect du cahier des charges et sur la base de comparaisons financières. C est le constructeur qui propose des variantes de teintes et d aménagements intérieurs sur la base d un modèle, en principe, standard au niveau des formes. En France, le tramway avait été tellement décrié comme un moyen de transport suranné, que lors de son retour en grâce, au début des années 1980, les élus ont voulu acquérir un produit d une grande qualité mais aussi d un aspect rompant totalement avec l image d un moyen de transport urbain classique. Le désir de rupture avec le passé a été tellement fort que certaines autorités ont tenté de trouver un nouveau patronyme. La greffe n a pas pris et les populations concernées se sont rapidement appropriées leur «tram». de la caisse et des équipements, mais dont les extrémités, réalisées en composite polyester, peuvent être réalisées sur mesure, avec la participation d un bureau de design spécialisé (figure 14) permettant aux autorités organisatrices de personnaliser leur tramway : si le modèle grenoblois a été adopté par la RATP pour la ligne T1 St-Denis Bobigny et par Rouen, tous les autres tramways français ont un «look» différent, les plus marquants étant à Lyon (Alstom) et à Marseille (Bombardier) : dans la cité phocéenne, le fil conducteur était l évocation, sous l aspect d une étrave de bateau, de la tradition maritime de la métropole méditerranéenne. D autres constructeurs (AnsaldoBreda, Siemens) ont défini un design standard qui, outre qu il porte en lui la marque du constructeur, permet de réaliser des économies d échelle non négligeables. Les dérogations à la version de base ont alors un coût. La révolution est née à Grenoble en 1984 où l architecte belge Philippe Neerman a présenté, aux élus de l agglomération, sa vision du tramway moderne. L allure générale, les formes galbées, les très grandes baies latérales formaient un ensemble harmonieux qui défiait les habitudes dans le microcosme des transports urbains. Les teintes intérieures étaient choisies dans des tons apaisants et les couleurs extérieures, gris argenté, bleu et blanc évoquaient les massifs du Vercors et de la Chartreuse, la neige et la tenue des skieurs. Malgré le surcoût de l opération, personne ne pouvait résister au charme envoûtant d un tel projet. Le mérite de l équipe de Neerman a aussi été de pousser les aspects ergonomiques, des compartiments voyageurs et, surtout, de la cabine de conduite à un niveau approchant la perfection, avec les technologies de l époque. La même équipe Semaly + Neerman a d ailleurs récidivé avec l Eurotram de Strasbourg en 1994. Aujourd hui, tenant compte de la situation économique et des ressources financières de chacun, un compromis raisonnable s est imposé : les constructeurs proposent un matériel qui est modulable en longueur et en largeur, standard au niveau de la conception Figure 14 Tramway Citadis 302, habillé par le designer catalan Peret (Pere Torrent) dans les rues de Mulhouse en 2006 (photo J.C. Klee) Dossier délivré pour Madame, Monsieur 17/09/2008 D 5 550 19