fsgv 1jpmenuet fr - UIC · CATENAIRE Problématique La caténaire est un système mécanique dans lequel transite du courant électrique. En fonction de la vitesse, ce système doit:

CATENAIRECATENAIREProblématiqueProblématique

La caténaire est un système mécanique dans lequel transite du courantLa caténaire est un système mécanique dans lequel transite du courantélectrique.électrique.En fonction de la vitesse, ce système doit:En fonction de la vitesse, ce système doit:

-résister aux sollicitations mécaniques,-résister aux sollicitations mécaniques,-présenter un comportement dynamique satisfaisant à-présenter un comportement dynamique satisfaisant àl ’interface pantographe/caténaire,l ’interface pantographe/caténaire,-assurer la conduction d ’intensités croissantes.-assurer la conduction d ’intensités croissantes.

Formation Systèmes Grande Vitesse UIC juillet 2004

Jean-Pierre MENUET

Simulation du comportementSimulation du comportementdynamique du coupledynamique du couplepantographe-caténairepantographe-caténaire

Formation Systèmes Grande Vitesse UIC juillet 2004

3Formation Systèmes Grande Vitesse UIC juillet 2004

Représentation Représentation d'une portée type de caténaire portée type de caténaire

Tensions et sections des conducteursSection des pendulesModule d’élasticité des pendulesMasse volumique des conducteurs et des pendulesMasse des griffes de penduleMasse dynamique équivalente des bras de rappelFlèche du plan de contact en milieu de portée Encombrement au supportRépartition des pendules dans une portée

encombrement

Porteur

Fil de contact Pendule

Portée


Modélisation d ’une portée de caténaire 25 kVModélisation d ’une portée de caténaire 25 kV


Modélisation d’un pantographe à 3 étagesModélisation d’un pantographe à 3 étages

Pour chaque étage(1) Masse dynamique équivalente (2) Frottement sec(3) Raideur équivalente des plongeurs(4) Amortissement visqueux à la montée(5) Amortissement visqueux à la descente(6) Longueur du ressort

Effort statiqueCoefficient de portance du pantographe

Archet (1)

Cadre (1)

Intermédiaire (1)

(2)

(2)

(2)

(3) (6)

(3) (6)

(3) (6)

(5)

(5)

(5)

(4)

(4)

(4)


Critères de qualité du captageCritères de qualité du captage

þþ 1 Soulèvement du fil de contact1 Soulèvement du fil de contactPour les lignes à grande vitesse, on admet que le fil de contact ne doitpas se soulever au-delà de 120 mm.

þþ 2 Pourcentage de décollements du2 Pourcentage de décollements dupantographepantographe

La règle appliquée est liée à l’observation visuelle d’un arc aux 100 msoit un pourcentage en temps de décollement inférieur à 1%.


Critères de qualité du captageCritères de qualité du captage

þþ 3 Efforts de contact dans le système3 Efforts de contact dans le systèmepantographe-caténairepantographe-caténaire

L’élément statistique Fm – 3σ calculé à partir des efforts de contact (avecFm l’effort de contact moyen et σ l’écart type de l’effort de contact)permet d’apprécier la régularité du contact entre le pantographe et lesconducteurs électriques.Le terme Fm – 3σ doit être supérieur à 0 N pour vérifier l ’absence de

décollements entre fil et pantographe.

þþ 4 Trajectoire du pantographe4 Trajectoire du pantographeCe résultat est présenté sous forme graphique, ce qui permet devisualiser la position du pantographe en fonction de sa position dans lecanton et d’évaluer l’amplitude de son mouvement.


Circulation en unité multiple à V = 300 km/h Circulation en unité multiple à V = 300 km/h sur LGV Méditerranée Portées de 63 mPortées de 63 m

Effort de contact en NTrajectoire du pantographe en cmPosition statique du fil de contact en cm

63 m63 msupport support63 m

(en cm) (en N)

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

Pantographe n°1


Circulation en unité multiple à V = 300 km/h Circulation en unité multiple à V = 300 km/h sur LGV Méditerranée Portées de 63 mPortées de 63 m

Pantographe n°2Effort de contact en NTrajectoire du pantographe en cmPosition statique du fil de contact en cm

-10

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

-100

-50

0

50

100

150

200

250

300

350

63 m 63 m 63 msupport support

(en cm) (en N)

Caténaire 25000V à grandeCaténaire 25000V à grandevitesse -V350km/hvitesse -V350km/h

Type TGV MéditerranéeType TGV Méditerranée


LGV Méditerranée V350-Principales caractéristiquesLGV Méditerranée V350-Principales caractéristiques

-Porteur en cuivre allié de 116mm², à 72% de conductivité, tendu à 20kN-Fil de contact en cuivre allié de 150mm² tendu à 25kN

(cuivre allié au magnésium ou à l ’étain à 80% de conductivité)-Conducteur de protection aérien en aluminium acier de 93.3mm² tendu à 4kN à +15°C-Feeder négatif en aluminium acier de 288mm² tendu à 9kN à +15°C-Pendules connexion en câble de 12mm²-Flèche du plan de contact en milieu de portée égale au 1/2000ème de la portée-Encombrement normal au support de 1.40m-Portées maximales de 63m-Hauteur constante du fil de contact au support de 5.08m-Répartition des pendules dans une portée: 4.50m, 6.75m,……., 6.75m, 4.50m-Désaxement +200, -200 en alignement

encombrement

Porteur

Fil de contact Pendule

Portée


nnMATERIEL DE L ’ARMEMENTMATERIEL DE L ’ARMEMENT(particularités par rapport aux autres(particularités par rapport aux autresLGV)LGV)

nn isolateurs d ’armement en céramique isolateurs d ’armement en céramiquehaute résistancehaute résistance

nn bras de rappel coudés en aluminium à bras de rappel coudés en aluminium àsimple courbure assemblés parsimple courbure assemblés parsertissage permettant un soulèvementsertissage permettant un soulèvementde 30cm en voie courantede 30cm en voie courantenn tube d ’antibalançant et suspension tube d ’antibalançant et suspensionrigide d ’antibalançant assemblés parrigide d ’antibalançant assemblés parsertissagesertissage

LGV méditerranée V350 - Armement caténaireLGV méditerranée V350 - Armement caténaire


LGV Méditerranée V350 - Appareil tendeur à contrepoidsLGV Méditerranée V350 - Appareil tendeur à contrepoids

nn Chaque conducteurChaque conducteur, porteur et fil de, porteur et fil decontact, est tendu à l ’aide d ’appareilscontact, est tendu à l ’aide d ’appareilstendeurs à chaque extrémité du canton detendeurs à chaque extrémité du canton depose.pose.nn Appareils tendeurs à 5 poulies à moufles Appareils tendeurs à 5 poulies à mouflesà axes parallèles avec roulement à billes deà axes parallèles avec roulement à billes dediamètre 62mm.diamètre 62mm.nn La tension mécanique des conducteurs La tension mécanique des conducteursest maintenue constante entre lesest maintenue constante entre lestempératures de -20°C à +60°C ou de -10°Ctempératures de -20°C à +60°C ou de -10°Cà +70°C suivant la zone concernée.à +70°C suivant la zone concernée.nnLes appareils tendeurs réalisent uneLes appareils tendeurs réalisent unedémultiplication de la tension mécanique.démultiplication de la tension mécanique.Le coefficient de démultiplication est égal àLe coefficient de démultiplication est égal à5.5.


Section de séparation de phases type STISection de séparation de phases type STI

Une nouvelle section de séparation de phases a été mise en place pour tenir compte de la variété des rames susceptibles de circuler enapplication de la mise en œuvre de l ’interopérabilité ferroviaire. Elle est constituée de deux zones neutres électriquement décalées dansle sens longitudinal et est réalisée sur huit portées en réalisant trois axes de sectionnement par un relèvement en alternance des deuxcaténaires


Performances obtenuesPerformances obtenues

1-Performances obtenues lors des montées en vitesse en janvier1-Performances obtenues lors des montées en vitesse en janvier2001, avec une rame TGV Réseau et pantographe GPU en position2001, avec une rame TGV Réseau et pantographe GPU en positionnormale avec archet REX monobloc à bandes carbone, instrumenté,normale avec archet REX monobloc à bandes carbone, instrumenté,sous une sous une installation neuveinstallation neuve::

Soulèvement moyen du fil de contactSoulèvement moyen du fil de contactà V300: 6cmà V300: 6cmà V350: 8.5cmà V350: 8.5cm

2-Performances obtenues depuis la mise en service en juin 2001 avec2-Performances obtenues depuis la mise en service en juin 2001 avecdifférents types de rames TGV (TGV PSE, TGV Réseau, TGV Duplex,..)différents types de rames TGV (TGV PSE, TGV Réseau, TGV Duplex,..)

Soulèvement moyen du fil de contactSoulèvement moyen du fil de contactà V300: 5cmà V300: 5cm


Comparatif caténaires à grande vitesseComparatif caténaires à grande vitesseDB AG SNCF

Type Re330(1999)

LGVM(2001)

Vitesse 300 320-350Porteur Bz 120mm² Bz 116mm²Diamètre (mm) 14Tension (daN) 2100 2000Suspension Y Bz 35mm²Diamètre (mm)Longueur (m) 18Tension (daN) 350Fil de contact 120

CuMg150

CuMg-CuSn80% conductivité

Diamètre (mm) 14.5Tension (daN) 2700 2500Température maximaledu fil de contact

110°C

Contrainte maximale 49daN/mm² 43 daN/mm²Contrainte maximaleavec coef sécurité

21.5 daN/mm²

Usure maximale 20% 22%Pendules Bz 16mm²

Pas de 9.2m(5-9)

Bz 12mm²connexion

Pas de 6.75mFlèche du plan decontact

0 a/2000

Encombrement à lasuspension (m)

1.80 1.40

Plage de régularisation -20,+60-10,+70 sud

Longueur max de laportée (m)

65 63

Hfc (m) 5.30 5.08

Désaxement maximal ± 300mm ± 200mm


Caténaires à grande vitesseCaténaires à grande vitesse

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