TGV. Nouveau train à grande vitesse

1990/03/01 Otaolaurretxi, Jon Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Garraioak

Maquette du TGV Atlantique. Marque de vitesse sur la combustion mondiale. La vitesse habituelle est de 300 km/h.

Entre le TGV atlantique et méditerranéen, mis à part la couleur, il n'y a pas de différence apparente. L'un d'eux est bleu et l'autre orange, et de l'extérieur sont les mêmes: forme, soie, etc. Toutefois, si elle est analysée avec beaucoup de soin, il ya des différences. La carrosserie de la locomotive a quelque peu changé et parmi les voitures moteurs premier et dernier, l'Atlantique TGV (qui va maintenant jusqu'à Bordeaux) a dix autres voitures, tandis que la Méditerranée en a huit.

Il ya aussi des différences quant à la vitesse de l'un et l'autre. Le TGV normal est de 270 km/h et le TGV atlantique de 300 km/h. Cependant, pour obtenir 30 km/h de plus avec les passagers, en gardant la même robe extérieure, il a fallu beaucoup changer la machine intérieure. Les moteurs sont neufs (plus légers et double de puissance), la capacité des freins est de 70% plus grande (et ils ont aussi un mécanisme antiblocage), suspension pneumatique, voitures plus légères, etc.

Structure du TGV

Cependant, la structure de base de TGV a été maintenue, car la pratique a montré qu'il est très approprié pour son fonctionnement. Le train complet se compose de deux voitures moteurs (le premier et le dernier), dont un ensemble homogène de dix voitures articulées, avec un bogie sous l'intersection de deux. Il n'y a donc pas, comme dans les trains classiques, une locomotive et ensuite des voitures indépendantes, chacune avec deux bogies.

La structure de TGV a ses avantages. Avec moins de bogies et de manque d'espace entre les voitures, l'air génère moins de turbulences et est aérodynamiquement beaucoup mieux. Bogies de trois mètres avec moteur suspendu. Le moteur transmet la vitesse de rotation à la roue par réducteur et liaison homocinétique (comme dans les voitures).

De plus en plus rapide

En ce qui concerne la vitesse du train, le changement de vitesse normale de 270 à 300 km/h a engendré beaucoup de problèmes, plus que celui de 200 à 260 km/h. La vitesse habituelle de 200 km/h a été atteinte en 1967 par le train «Capitole» qui voyageait en France de Paris à Toulouse. En 1981 la vitesse normale de TGV était de 260 km/h. Pour ce faire, cependant, les matériaux et la structure du train étaient totalement différents. Les wagons opérationnels et intermédiaires formaient un ensemble articulé beaucoup plus léger.

Problèmes de vitesse

Accélérer la vitesse semble assez facile à l'œil nu. Il semble suffisant de mettre plus de puissance pour la traction, mais les choses ne sont pas si simples. Si nous essayions d'établir une vitesse de 300 km/h à un train normal, il serait déchargé car auparavant la voie et les bogies n'y seraient pas préparés. En outre, cette vitesse augmenterait le problème de freinage.

L'augmentation de la vitesse implique donc le développement de différents paramètres opposés les uns aux autres. Il doit être plus léger pour surmonter d'une part l'inertie de la masse à accélérer et freiner, et d'autre part, avoir plus de puissance. Cependant, pour transmettre plus de puissance, il est nécessaire d'avoir plus de poids.

Les deux voies sont légèrement inclinées à moitié. Ainsi la stabilité du train est bien meilleure.

Les forces en jeu dans le train montent en fonction du carré de la vitesse et en fonction du cube de la vitesse de puissance ou du carré. Par exemple, la vitesse de passage de 100 à 200 km/h nécessiterait quatre fois la résistance et huit fois la puissance. Le TGV atlantique a également connu une augmentation de la vitesse de 11% (de 270 à 300 km/h), une résistance aérodynamique de 23% et une puissance de 36%. En pratique, il a fallu tout vérifier dans le train: suspension, stabilité, confort des voyageurs, freinage, signalisation, etc.

Nouveau chemin de fer ferroviaire

Les rails, cependant, n'ont pas supposé de grandes failles de tête, car dans la conception des voies pour TGV, des vitesses supérieures à 300 km/h ont été prises en compte. C'est pourquoi ils ont obtenu expérimentalement le record du monde.

Mais il ne faut pas oublier ce qui s'est passé en 1955 sur un tronçon droit de Landeta. Les trains expérimentaux CC et BB ont atteint une vitesse de 331 km/h, mais le chemin de fer a été rempli d'ondes et détérioré, de sorte que tout a été renouvelable. À ces vitesses les coups de côté des roues des bogies sont énormes (grandissent en fonction du carré de vitesse).

Le chemin de fer pour TGV est donc beaucoup plus lourd, stable et plus précis que le chemin de fer normal. Les rails sont plus lourds, de 60 kg/m (la normale pèse 45 ou 50 kilos) par mètre. Ils sont mieux installés sur le sol et en même temps ont soigneusement contrôlé le parallélisme et l'alignement. Des instruments optiques précis ont été utilisés pour que sur une longueur de kilomètre il y ait des différences de quelques millimètres.

Chaque kilomètre de voie pour TGV a une moyenne de 4.000 tonnes de ballasts, 1.600 de traverses (392 tonnes de poids) et 120 tonnes de rails.

Moteurs et puissance de la locomotive

Cependant, pour circuler à ces grandes vitesses, en plus d'un bon chemin de fer, des machines de haute puissance sont nécessaires. Bien que la taille de la locomotive ne puisse le supposer, le plus grand espace n'est pas occupé par les moteurs, mais par les transformateurs, les ventilateurs, les redresseurs de courant et les modulateurs de courant. Les moteurs sont très bas entre les roues des bogies. Par conséquent, ils ont très peu d'espace. Il ne faut pas oublier qu'en plus des moteurs, le réducteur doit porter ses propres engrenages et les boîtes de transmission. Les moteurs du TGV méditerranéen sont à courant continu, avec 550 kW ou 750 Z.P. chacun. Aujourd'hui. Le TGV atlantique a des moteurs autosynchrones de 1100 kW ou 1500 ch chacun. Cela représente deux fois plus de puissance, même si elle est plus lourde (1430 kg).

Pour indiquer brièvement le fonctionnement des moteurs auto-synchrones, vous pouvez faire tourner la boussole en déplaçant l'aimant autour de vous. L'aimant peut être remplacé par trois bobines fixes autour de l'aiguille. En trois bobines, on peut passer du courant alternatif, en créant un champ magnétique rotatif et en tournant la boussole. En pratique, la boussole est remplacée par un rotor à bobines. De cette façon, nous obtenons un moteur synchrone d'excellente performance, mais il a ses obstacles. D'une part, il ne sort pas seul et de l'autre, tourne à la vitesse qui marque la fréquence du courant. De toute évidence, il ne part pas parce que le champ magnétique créé dans le stator se met à coup au régime de 3000 révolutions par minute (50 Hz de courant) et est affecté par l'inertie du rotor.

Le champ magnétique doit commencer à tourner lentement afin que le rotor démarre lentement. Par conséquent, la fréquence du courant doit passer progressivement de zéro à la fréquence normale. Ceci est réalisé aujourd'hui grâce aux semi-conducteurs.

Grâce aux circuits réalisés avec des semi-conducteurs, le moment du couple de force est maximal au démarrage (comme dans les moteurs à courant continu), obtenant des rendements élevés et obtenant une grande puissance comparée au poids propre.

Étant le plus petit moteur peut être placé mieux sur le bogie. L'espace entre axes de Bogie est petit et entre roues ou rails (1,435 m) et le moteur à courant continu conventionnel ne serait pas possible.

Chaque bogie a deux axes et son moteur, 1.300 kW ou 1.750 chevaux. Le TGV atlantique a deux bogies moteurs devant et deux derrière, donc avec huit axes peut donner une puissance de 14.000 chevaux au démarrage et 12.000 vitesses ordinaires.

Sur des tronçons courts et expérimentalement chaque moteur peut apporter 1.900 chevaux (un total de 15.200), ce qui a permis de briser la marque allemande de 406,9 km/h.

Confort du train

Avec toutes ces puissances des moteurs, le train doit être maintenu à une vitesse de 300 km/h sans vibrations et avec une stabilité totale. Ils ont beaucoup à voir sur l'inclinaison vers l'intérieur des rails et le profil conique des roues. De cette façon, les wagons ont toujours tendance à aller au milieu des rails.

Lorsque le train est en marche, les vibrations à gauche-droite sont toujours fréquentes et les coups de basilic en zigzag augmentent en fonction du carré de vitesse, nuisant à la stabilité de tout le train. Le confort des voyageurs, bien sûr, n'est pas non plus bénéfique.

Bogies

Le TGV méditerranéen a montré que l'empattement des bogies était de 3 mètres. En gardant cette distance, les connexions entre bogies et axes, ainsi que entre bogies et wagons, ont été révisées. Il est recommandé d'avoir un bogie léger. D'une part, le bogie est la seule masse qui n'est pas suspendue et, d'autre part, plus il est rapide, moins de coups sont donnés au chemin de fer.

Le bogie moteur ne supporte pas directement les moteurs. Les moteurs sont reliés au châssis de la machine et la transmission aux roues est réalisée grâce à un lien homocinétique. Cependant, entre les roues et le bogie, il existe des assemblages élastiques complexes pour amortir les efforts progressifs, verticaux et de basilic (zigzag). Pour mesurer et contrôler tous ces paramètres, l'ordinateur a également été utilisé.

Le TGV atlantique a un moteur à courant alternatif autosynchrone de 25.000 V. Il occupe très peu d'espace et les deux moteurs du bogie ont une puissance maximale de 2800 kW.

Les bogies portantes ou intermédiaires sont de la même forme, taille et stabilité que les bogies tracteurs. Chaque bogie porteur fixe les extrémités de deux voitures consécutives. C'est pourquoi il est très important que les vibrations du bogie ne soient pas transmises aux wagons. La liaison entre les deux voitures se fait par un grand anneau qui se fait par une nouvelle suspension pneumatique du bogie.

Même si cela semble surprenant, la plupart des amortisseurs pneumatiques sont positionnés horizontalement, car les oscillations se produisent par flexion. L'équilibre entre le pneu qui transmet et amortit les oscillations d'un wagon à l'autre horizontalement sur tout le train articulé, à une vitesse de 300 km/h, offre aux passagers un confort et un confort uniques.

Freinage du train

Bien que le train a essayé de le faire aussi vite que possible, quand il est chargé a un poids total de 490 tonnes. Lorsque toute cette masse circule à une vitesse de 300 km/h, en cas d'urgence, elle doit s'arrêter le plus rapidement possible, à moins de trois kilomètres et demie. Pour cela, comme d'habitude, il ne suffit pas de mettre un frein sur chaque roue.

Les bogies moteurs disposent d'un côté d'une chaussure de freinage en roue et d'un autre côté les moteurs freinent agissant comme alternateur, puisqu'ils cessent d'être des moteurs pour devenir des générateurs, en éliminant le courant électrique généré sous forme de chaleur par un réostat. Le moteur synchrone peut également être alternateur. Pour ce faire, le courant vers lequel est fourni est d'abord éliminé, puis le courant d'excitation est envoyé.

Cela ne suffit pas pour freiner correctement un train de 490 tonnes. En outre, chaque essieu des roues a 4 disques de freinage (88 disques au total). En outre, ces disques de grande puissance ne doivent pas être ventilés lors du freinage.

Chemin de fer ferroviaire

Pour compléter cette machine, il a fallu que les semi-conducteurs et l'électronique atteignent les niveaux de développement actuels. Il faudrait beaucoup pour décrire les circuits électroniques de la locomotive du TGV Atlantique, mais nous dirons que l'objectif principal est de capturer le courant électrique depuis la caténaire de la ligne (alternance de 25.000 volts ou droite de 1.500 volts) au moyen d'un pantographe et de le convertir en courant adéquat pour chrones.

L'informatique joue également un rôle important dans la sécurité du train. Le conducteur de la machine est informé par de nombreux microprocesseurs après les opérations automatiques de signalisation et de contrôle. La plupart des éléments de sécurité du train sont analysés par des microprocesseurs : freins, stabilité des bogies, fonctionnement des éléments de traction et de transmission, température des essieux, fonctionnement des signaux, etc. Disons que le TGV atlantique est le mieux conservé en sécurité par rapport aux autres trains français.

C'est aussi un train bon marché du point de vue de la consommation. Ce train nécessite 1,5 litres d'essence par passager et sur 100 kilomètres, qui se déplace trois heures de Paris à Bordeaux. Du point de vue de la consommation, il faudra sans doute briser la marque marquée par le TGV Atlantique.

Wagons

Si vous regardez les wagons, tout s'est amélioré par rapport au train méditerranéen. Des améliorations ont été apportées à la décoration intérieure et de nouveaux types de chambres ont été installés. Le train dispose d'une salle de première classe, chambres pour les familles et les groupes de voyageurs, chambres pour enfants, garderie, cabines téléphoniques, etc.

La couleur extérieure du train a également changé, car il est bleu et gris métallisé. Peindre avec des pigments métalliques un train de 238 mètres n'est pas une blague, mais vous ne pouvez pas nier qu'il a gagné en esthétique.

Les wagons peuvent prendre un total de 522 passagers et les amener à une vitesse de 300 km/h, en prenant soin du silence important, de la vitesse et de la sécurité.

Compte tenu des caractéristiques de ce train, les acheteurs se sont rapprochés bientôt. Ils sont déjà clients de SNCF en France et RENFE en Espagne, et à partir de maintenant, bien sûr, vous aurez d'autres acheteurs.