Rail consultance
Tout a commencé avec le développement de la ligne TGV Méditerranée, celle reliant Valence à Marseille. Une ligne où souffle le mistral et où les remblais de grande hauteur et les ouvrages d’art sont courants. Le risque ? Un possible renversement des rames… C’était il y a bientôt 10 ans mais déjà, l’offre du CSTB s’avérait complète. Au programme : analyse du vent sur le site même de la construction pour appréhender au mieux les vents traversiers et déterminer les coefficients aérodynamiques du train en mouvement et exposé au vent latéral ; études climatologiques afin de définir les valeurs moyennes de vitesse rapportées aux coefficients moyens de rafales (souvent supérieures à 100 km/h) ; tests en soufflerie à échelle réduite pour anticiper au mieux les comportements dynamiques et mécaniques des trains, etc.
Sens dessus-dessous…
Aujourd’hui, la SNCF et ALSTOM Transport sont devenus des clients fidèles. Parmi les dernières études programmées, on citera celles menées dans la soufflerie Jules Verne. Le CSTB a ainsi travaillé en 2007 à l'échelle de la vraie grandeur, au niveau du dessous de caisse des trains. Jean-Paul Bouchet explique : "Les TGV sont de plus en plus rapides et génèrent, sous l’effet de la vitesse, des écoulements fortement dynamiques au voisinage du train. Autrement dit : le ballast peut s’envoler." Question de sécurité : les organes de dessous de caisse du train peuvent être endommagés. "Pour les vitesses de circulation actuelles, il n’y a pas vraiment de problème, mais si on veut que nos TGV, d’ici 10 ans, atteignent 400 km/h, alors là, oui, il faut s’en soucier et dès maintenant !"
Pour mieux comprendre ces mécanismes, les équipes du CSTB ont reproduit 10 mètres de voie ferrée qui ont été soumises à des vitesses d'air susceptibles d’être retrouvées sur une voie ballastée, notamment au moyen de coups de vent très brutaux pour simuler le passage d'une rame : "Notre objectif était de hiérarchiser les solutions de traitement de la voie, collage partiel, compactage des cailloux etc. en fonction de la fréquence de l’apparition du problème", précise Jean-Paul Bouchet.
Autre exemple d'essais menés là encore à échelle 1 : une étude consacrée au comportement aérodynamique des pantographes, c’est-à-dire des bras articulés qui captent le courant sur les locomotives électriques et sont en contact avec la caténaire. Jean-Paul Bouchet explique :"Le pantographe est positionné sur des capteurs dynamométriques qui nous permettent de caractériser les efforts aérodynamiques. Il s’agit, en d’autres termes, de vérifier le bon comportement au vent (trainée et portance) de plusieurs types de pantographe dans des configurations particulières."
Echelle 1 à 15
A une échelle plus petite (1/15e), citons cette fois l’étude menée pendant une semaine pour ALSTOM transport, sur le projet de rame régionale XCC (Rame automotrice articulée : CORADIA Continental). Ce projet, actuellement en développement pour la Deutsche Bahn AG, est un bel exemple de travail mené très en amont entre le CSTB et le manufacturier. "Concrètement, nous avons fait une pesée aérodynamique sur chacun des véhicules reproduits dans la section d’essai – et ce, de façon indépendante mais en situation de convoi. On a reproduit aussi des vents relatifs prenant en considération à la fois la vitesse du train et la force des vents latéraux." Les études en soufflerie ont duré 5 jours et ont été suivis d’une semaine de traitement des données : extractions pertinentes obligent.
Etudes en soufflerie, études numériques ou sur site : l’offre du CSTB est désormais bien identifiée par tous les acteurs ferroviaires. Pour preuve, l’élaboration actuelle de la norme EN 14067 sur les problématiques aérodynamiques ferroviaires, une norme à laquelle contribuent, côté français, la SNCF et ALSTOM Transport. Elle détermine entreautres les méthodes pour statuer sur la conformité du matériel roulant vis-à-vis des STI (Spécifications Techniques pour l’Interopérabilité ferroviaire européenne). Pierre Palier explique : "Il s’agit d’une norme européenne de standardisation entre les différents pays. Un des objectifs est que les essais à échelle réduite menés dans les différents laboratoires que compte notre continent, le soient dans les mêmes conditions et qu’au final, le protocole soit partout le même et la pertinence des résultats garantie." Petite fierté de Pierre Palier et Jean-Paul Bouchet : "Les mesures réalisées au CSTB feront partie des données de référence pour la partie de normalisation en relation avec les effets des vents traversiers sur les véhicules ferroviaires…"
