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LA TRACTION ÉLECTRIQUE FEROVIAIRE En 1879, Siemens réalise un ensemble génératr

LA TRACTION ÉLECTRIQUE FEROVIAIRE En 1879, Siemens réalise un ensemble génératrice, voie et motrice pour convoyer les visiteurs dans l’enceinte de l’exposition de Berlin. Cette démonstration marque les débuts de la traction électrique. Le tramway électrique fait son apparition en 1881 à Berlin et à Paris. Des lignes sont établies dans toutes les villes importantes et même en milieu rural. Baltimore est traversée par un tunnel. Son franchissement avec des machines à vapeur pose de gros problèmes. Ce tronçon est électrifié en courant continu 600 V. Trois locomotives sont commandées. Mises en service dès 1895, elles apportent la preuve que la traction électrique peut assurer un trafic lourd. En France, les Compagnies de l’Ouest et du Paris-Orléans s’inspirent de cet exemple pour électrifier des lignes de banlieue. Le développement tout récent du courant alternatif offre de nouvelles perspectives. En milieu ferroviaire, un circuit de traction pose deux problèmes : le transfert de l’énergie jusqu’à la locomotive qui par définition est en mouvement et l’utilisation de cette énergie. En cette fin de XIXème siècle, le moteur série à courant continu est la meilleure solution pour répondre au deuxième problème mais le transfert de ce courant se heurte à l’impossibilité d’employer des tensions supérieures à 3 000 V. Les partisans du courant alternatif qui éprouvent des difficultés à réaliser de bons moteurs de traction peuvent électrifier de longues distances grâce à l’emploi de transformateurs. Jusqu’à l’apparition de l’électronique de puissance, toute l’histoire de la traction électrique ferroviaire est contenue dans ce dilemme. Rapidement, les ingénieurs découvrent les grandes potentialités du courant triphasé. En 1903, une automotrice Siemens atteint 206 km/h et celle d’AEG 210 km /h. L’Italie choisit le courant triphasé déjà utilisé par la Suisse pour le franchissement du tunnel du Simplon. Les machines sont dotées d’un ou deux moteurs asynchrones à rotor bobiné. Ces moteurs ont plusieurs couplages de pôles qui donnent autant de vitesses de synchronisme. Le principal inconvénient du triphasé est la complexité des lignes aériennes. Le courant monophasé à la fréquence de 16 2/3 Hz est testé presque simultanément en France, en Suisse et en Allemagne. La Compagnie du Midi électrifie une ligne entre Perpignan et Villefranche-de-Conflans avec un courant monophasé de 12 000 V, 16 2/3 Hz. Le Midi commande six prototypes entraînés par des moteurs monophasés à collecteur. Ces derniers, issus des moteurs série à courant continu, posent de gros problèmes. Ils sont sujets à des phénomènes de commutation d’autant plus importants que la fréquence est élevée. En Suisse, les Chemins de Fer Fédéraux commencent leur électrification en 1912. Le courant monophasé à la fréquence de 16 2/3 Hz est adopté par l’Autriche, la Suède et la Norvège. L’alimentation en une fréquence spéciale impose la construction d’un réseau de distribution spécifique ou l’emploi de sous-stations dotées de groupes convertisseurs de fréquence. Les Américains emploient tous les procédés sans le moindre esprit d’unification. Les différentes Compagnies utilisent du courant continu de 600 à 3000 V et du monophasé de 11 000 V et 25 Hz. Dans les années 1920, apparaissent des machines dotées de groupes tournants de type mono-triphasé et mono-continu. Ces machines disparaissent durant les années 1950 après l’abandon de la traction électrique au profit du diesel. En 1918, la France envoie des missions aux USA, en Angleterre et en Suisse. Il est décidé que l’électrification des lignes françaises se fera en courant continu 1 500 V. Ce choix est motivé par la simplicité de l’équipement des motrices, l’efficacité du moteur série et par les faibles perturbations subies par des lignes téléphoniques. Les réseaux mettent en service deux types de machines : des BB à quatre moteurs destinées au trafic marchandises et omnibus, des 2D2 pour les express voyageurs. L’Italie choisit le courant continu 3000 V au début des années 1920. La Belgique, l’Espagne et l’URSS adoptent également la tension de 3 000 V alors que la Hollande et le Danemark s’équipent tardivement en 1500 V. La SNCF décide d’électrifier la ligne Aix-les-Bains à La Roche-sur-Foron en 20 puis 25 kV et 50 Hz. Plusieurs machines sont commandées à l’industrie française et helvétique. Seule une automotrice équipée de redresseurs alimentant des moteurs à courant continu connaît une descendance. L’électrification de la ligne à fort trafic lourd Valenciennes – Thionville débute en 1952. Quatre séries de machines sont mises en service. Les BB 12 000 de type mono-continu avec des redresseurs à ignitron s’avèrent la plus réussie. Ces machines conjuguent les avantages du monophasé associé avec des moteurs série à courant continu. Au Japon en 1964, la première ligne du Sinkansen entre en service. La ligne à voie normale du Tokaido relie Tokyo à Osaka. Elle est parcourue à la vitesse maximale de 210 km/h par des rames à motorisation répartie. Ces trains connaissent un succès commercial immédiat. La crise du pétrole de 1973 relance l’intérêt des décideurs pour le rail. La saturation de la ligne classique Paris – Lyon ne peut être résolue que par la construction d’un nouvel itinéraire direct à grande vitesse. Le TGV Sud-Est entre en service en 1981 après avoir battu le record du monde de vitesse sur rail avec 381 km/h. Les thyristors font leur apparition dans les circuits secondaires. Les Suisse et les Allemands sont les premiers à les intégrer dans les chaînes de traction. Les moteurs triphasés sont de type synchrone. Cette chaîne de traction est utilisée en France avec l’importante série de Sybic (SYnchrone BICourant) et le TGV Atlantique. La mise à disposition de thyristors GTO permet l’emploi de moteurs triphasé asynchrones. Les Astride (ASynchrone, TRIcourant, Européen) sont des machines tricourant aptes à circuler en France et en Italie. Cela correspond aux tendances actuelles. Les administrations ferroviaires font construire des machines spécialisées pour le fret, moins sophistiquées donc moins chères. Le trafic voyageurs est confié à des trains à grande vitesse ou à des rames de type TER. La mise en service récente du TGV Est marque une nouvelle étape. Outre un fabuleux record du monde de vitesse sur rail à 574 km/h, ces nouvelles rames intègrent plusieurs caractéristiques novatrices. Un des bogies des remorques est équipé de nouveaux moteurs synchrones triphasé à aimant permanent. Actuellement, seule la France sait réaliser des TGV à deux niveaux circulant au quotidien à 320 km/h. Avec la raréfaction des carburants classiques, l’impossibilité pour l’aviation d’offrir des relations plus rapides, le chemin de fer, économe en énergie, en espace et pénétrant au cœur des villes, possède des atouts de premier ordre pour assurer les transports à moyenne distance. C’est sans doute le moyen de transport de l’avenir. Jean CUYNET uploads/Industriel/ resume 2 .pdf