Pour répondre au trafic croissant et à la fluidification de la circulation dans la ville de Nice, la municipalité a décidé d’étendre son réseau de transports. En effet, la Ligne 1 transportant près de 100 000 voyageurs/jour sur l’axe Henri Sappia-Pasteur, la desserte de l’agglomération se devait d’être plus équilibrée. C’est pourquoi deux nouveaux projets embarquant une technologie innovante de recharge par le sol ont vu le jour : celui de la Ligne Ouest-Est et celui de la Ligne 3. Ce tramway bimode permettra au paysage urbain de se libérer des caténaires disgracieux.
Une solution inédite
C’est à ces projets d’extension que François, Consultant ALTEN pour ALSTOM, participe : « Je travaille au sein du Bureau d’Études Techniques d’ALSTOM, sur la Ligne Ouest-Est dont une portion a été mise en service au mois de juin 2018 et sur la Ligne 3, encore en cours de travaux. La particularité de cette technologie prometteuse est son fonctionnement en bimode : sur batterie et sur caténaire. Elle s’inscrit d’ailleurs dans la continuité de tramways autonomes développés à Dubaï. »
En effet, contrairement à la ligne existante, la volonté d’intégrer le tramway dans le paysage urbain tout en respectant l’architecture de la ville a orienté la municipalité vers le choix d’un projet dont la spécificité est l’ absence de ligne Aérienne de Contact (LAC) sur l’ensemble de la partie en surface du tracé et une alimentation ponctuelle en station. Ce choix a également été motivé par des raisons techniques : le tracé de la ligne Ouest-Est rencontre des ouvrages dont la hauteur et la configuration des voiries environnantes ne permettent pas l’installation de caténaires.
Ainsi, l’autonomie et l’efficacité énergétique étant des critères essentiels décisifs, ALSTOM développe depuis 15 ans une large gamme de solutions sans caténaires pour alimenter les tramways. Et c’est une de ses solutions que la Métropole Nice Côte d’Azur a choisi : un système automatique de recharge statique par le sol offrant une grande réserve d’énergie et dont la charge est de moins de 20 secondes. Cette technologie permet au tramway bimode de se recharger à chaque station pendant l’échange-voyageurs sans temps d‘attente supplémentaire.
Cette solution inédite est permise grâce à la technologie la plus performante d’énergie embarquée avec recharge rapide en station : le super-condensateur lithium-ion.
Cette technologie se caractérise par un temps de recharge ultra rapide, une très grande réserve d’énergie (13,5 kWh, largement au-delà des besoins en mode nominal et modes dégradés) et une durée de vie record de 15 ans (deux fois supérieure à celle des technologies Surcapacité classique). Cette technologie révolutionnaire s’inscrit dans une architecture système qui n’entraîne aucune contrainte sur le dimensionnement d’un réseau électrique de tramway classique. Les équipements installés en station s’insèrent parfaitement dans le mobilier urbain et ne nécessitent pas de salles techniques souterraines aux points de recharge.
Une technologie autonome de recharge par le sol
Le « biberonnage » en station qui permet la recharge des batteries est assuré par la technologie APS (Alimentation Par le Sol). Le véhicule signale son arrivée en zone de recharge en captant le signal codé émis en permanence par le sol. La détection de ce signal et la vitesse nulle du tramway bimode entraîne l’inhibition de la traction et la descente des patins de recharge. Le train émet alors à son tour un signal codé qui déclenche la fermeture des contacteurs sol et la mise sous tension du rail de recharge.
La transition du mode de recharge vers le mode roulage est gérée automatiquement sans intervention du conducteur. Les patins de captation sont relevés et l’émission des signaux de présence véhicule sont coupées de sorte que les barreaux d’alimentation sont immédiatement déconnectés. Aussi, le chauffage du rail permet l’exploitation du réseau en cas d’enneigement ou de glace, l’antenne du tramway bimode étant localisée directement sur le patin.
Lorsque le tramway circule de façon autonome, les équipements de traction et de confort climatique sont alimentés par les batteries (appelées coffres d’autonomies). On distingue alors 2 modes de fonctionnement : la phase où le train est en traction pendant laquelle la puissance disponible permet une alimentation des équipements et la phase de freinage. Lorsqu’ils ne sont pas chargés à 100%, les coffres d’autonomie récupèrent en priorité le courant généré lors des phases de freinage (mode éco-régénération) tandis que le surplus d’énergie est alors renvoyé vers les rhéostats.
En amont, de multiples scénarios ont été analysés et résolus. Ainsi, en cas d’arrêt intempestif entre deux arrêts, le système permet d’assurer le confort voyageur jusqu’à 3 minutes sans dégradation et 17 minutes avec un légère altération. La consigne de redémarrage sera alors de 20 km/h jusqu’à la station suivante avec une stratégie de délestage des auxiliaires adapté au confort voyageurs.
Enfin, lorsque le tramway arrive en fin de zone sans caténaire, la transition du mode autonomie au mode d’alimentation continue par caténaires se fait automatiquement grâce à une balise au sol et aucune action du conducteur n’est nécessaire. De plus, en cas d’exploitation en tunnel, le tramway peut rejoindre la 1 ère station souterraine en autonomie pour effectuer une transition statique. Les coffres de super-condensateur lithium-ion permettent également de couvrir une panne de la caténaire pour rejoindre la station suivante et évacuer les passagers en toute sécurité.
L’expertise ALTEN
Pour ce projet, ALTEN assiste son client en plusieurs point. François, ingénieur et consultant ALTEN explique :
« Mon rôle consiste à exploiter deux lots : SRS (Système de Recharge Statique) Énergie (sous-stations de traction) . Sur la partie Énergie, je travaille sur le dimensionnement de câbles, les carnets de câbles, les carnets de raccordement et les schémas d’implantation. Il faut gérer toute la distribution d’électricité, notamment les arrivées haute tension qui sont permanentes dans les tunnels grâce à deux armoires en coupure d’artère. Pour cela, nous utilisons deux outils spécifiques que sont les logiciels AUTOCAD CANECO . Le premier permet de mettre sur plans tous les schémas constructeurs, qui servent à penser les liens entre les équipements d’un point de vue filaire (entre 24 et 72 fils à câbler), à indiquer l’emplacement des équipements dans une pièce, comme le transformateur par exemple, et à préciser la localisation de tous les schémas électriques sur la partie carnet de raccordement. Le deuxième logiciel sert à faire le calcul de section des câbles, qui répond à la norme française NF C 15-100 , réglementant les installations électriques en basse tension. Il faut en effet vérifier que la puissance demandée par chaque équipement soit supportée par la section du câble et puisse ainsi être libérée en toute sécurité. Sur la partie SRS, ma mission se concentre essentiellement sur les vérifications de tests compatibilité électromagnétique et de sécurité au sol . Lorsque le tramway fonctionne sur batterie, la recharge se réalise en station voyageurs au niveau de plots de 1,50 m posés au sol, alimentés en 750V et pouvant atteindre 1200A. Ces zones d’alimentation se transforment en espaces piétonniers quand le tramway quitte la station : il est donc impératif que la puissance de la recharge ne soit libérée qu’au moment de la présence du matériel au niveau de ces équipements . En dehors de ce moment-là, les plots sont maintenus non-alimentés pour garantir la sécurité des personnes qui circulent sur ces zones. La rigueur et l’organisation sont de mise dans ce projet pour assurer une réalisation des tests dans les délais impartis, tout en anticipant d’éventuelles contraintes, comme une panne de matériel. Il est également nécessaire de ne pas se limiter à la seule connaissance de son propre domaine d’intervention, qui est indissociable d’une connaissance plus globale du fonctionnement du matériel roulant en lui-même ».
La Ligne Ouest-Est et la Ligne 3 seront livrées fin 2019. La fréquentation de ces deux nouvelles lignes est estimée à près de 120 000 voyageurs par jour.
