{"id":19429,"date":"2013-01-17T10:41:05","date_gmt":"2013-01-17T09:41:05","guid":{"rendered":"http:\/\/carfree.fr\/?p=19429"},"modified":"2016-09-30T12:55:55","modified_gmt":"2016-09-30T11:55:55","slug":"un-tramway-ecolomique-sans-fil","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/2013\/01\/17\/un-tramway-ecolomique-sans-fil\/","title":{"rendered":"Un tramway \u00e9colomique sans fil"},"content":{"rendered":"

Plusieurs villes de France ont renou\u00e9 avec le tramway, plus moderne, plus luxueux et… infiniment plus cher dans ses infrastructures, dont l’essentiel est en site propre, que les tramways d’autrefois. Ces tramways n’ont que peu de choses \u00e0 voir avec le r\u00f4le de mod\u00e9rateur et de m\u00e9langeur \u00e9voqu\u00e9 dans mon pr\u00e9c\u00e9dent article<\/a>. C’est pourquoi j’ai r\u00e9fl\u00e9chi par ailleurs \u00e0 une solution moderne de tramway sur pneu, sans cat\u00e9naire et sans infrastructure lourde. Cette solution est tr\u00e8s peu conforme au lobby des transports publics qui s’attache \u00e0 d’\u00e9normes projets urbains, plus valorisants que le d\u00e9veloppement des TC compatibles avec des rues \u00e9troites. <\/p>\n

Difficile d’admettre que les fils du tramway sont esth\u00e9tiques. Leurs supports encombrent les trottoirs, le ciel des places est encombr\u00e9 des stries noires des c\u00e2bles qui survolent toutes les trajectoires. La s\u00e9curit\u00e9 et la fiabilit\u00e9 sont faibles.<\/p>\n

Difficile aussi de voir partir en chaleur l’\u00e9nergie dissip\u00e9e lors des freinages qui sont par nature tr\u00e8s nombreux.<\/p>\n

L’id\u00e9e est simple: \u00c9quipons le tramway d’un r\u00e9servoir d’\u00e9nergie, qui sera rempli lors des arr\u00eats en station et par la r\u00e9cup\u00e9ration de l’\u00e9nergie de freinage. L’\u00e9nergie stock\u00e9e servira alors au d\u00e9marrage et au maintien de la vitesse en section courante.<\/p>\n

1. R\u00e9cup\u00e9ration au freinage<\/strong><\/p>\n

L’\u00e9nergie cin\u00e9tique d’un tramway \u00e0 50km\/h est consid\u00e9rable. Le tour de force a \u00e9t\u00e9 de cr\u00e9er la puissance n\u00e9cessaire pour acc\u00e9l\u00e9rer le tramway de 0 \u00e0 50 km\/h dans un d\u00e9lai \u00e0 peu pr\u00e8s \u00e9gal \u00e0 celui du freinage de 50km\/h \u00e0 0. Le deuxi\u00e8me tour de force serait donc de r\u00e9cup\u00e9rer cette \u00e9nergie actuellement dissip\u00e9e en chaleur. C’est aujourd’hui un imp\u00e9ratif \u00e9cologique et \u00e9conomique, qui se chiffre en millions de kWh \u00e0 l’\u00e9chelle d’une seule ville.<\/p>\n

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Le mot r\u00e9servoir est utilis\u00e9 ici pour mentionner le ou les dispositifs de stockage d’\u00e9nergie. L’\u00e9nergie peut \u00eatre \u00e9lectrique, par exemple avec des supercapacit\u00e9s[1], m\u00e9canique par volant d’inertie, ou par syst\u00e8me \u00e0 ressorts, \u00e0 fluide compress\u00e9\u2026<\/p>\n

Une premi\u00e8re id\u00e9e \u00e0 donner aux techniciens-chercheurs est que cette \u00e9nergie r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e n’a pas besoin d’\u00eatre stock\u00e9e dans un r\u00e9servoir \u00ab\u00a0sans fuites\u00a0\u00bb, puisqu’elle sera r\u00e9utilis\u00e9e quelques secondes seulement apr\u00e8s avoir \u00e9t\u00e9 r\u00e9cup\u00e9r\u00e9e. Par exemple, les volants d’inertie actuels sont con\u00e7us pour que la vitesse de rotation d\u00e9croisse tr\u00e8s lentement, obligeant \u00e0 une chasse d\u00e9licate au moindre frottement. Ici, on peut tol\u00e9rer que l’axe de rotation ne soit pas parfait, que le volant soit plus massif et tourne moins vite si cela peut faciliter la r\u00e9cup\u00e9ration de beaucoup d’\u00e9nergie en peu de temps. Autre exemple, les supercapacit\u00e9s peuvent admettre de laisser fuir 10% de leur charge par minute, si cela peut permettre de les charger compl\u00e8tement en quelques secondes.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

La deuxi\u00e8me id\u00e9e est que la r\u00e9cup\u00e9ration de toute l’\u00e9nergie de freinage par un syst\u00e8me unique est sans doute plus difficile que la r\u00e9cup\u00e9ration de l’\u00e9nergie par plusieurs syst\u00e8mes en parall\u00e8le. Cela rejoint le probl\u00e8me de l’\u00e9nergie de traction. Aujourd’hui, on sait faire des moteurs-roues \u00e9lectriques ou hydrauliques. Chaque roue est motrice. Pourquoi ne pas imaginer que chaque roue soit autonome en traction et en r\u00e9cup\u00e9ration?<\/p>\n

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2. Pompage d’\u00e9nergie \u00e0 l’arr\u00eat<\/strong><\/p>\n

Le tramway est \u00e0 l’arr\u00eat environ 20% de son temps d’exploitation (sections de 500m, arr\u00eats de 20s, vitesse maximale de 10m\/s, acc\u00e9l\u00e9ration de 0,5m\/s\/s)<\/p>\n

En restant dans le domaine de l’\u00e9nergie \u00e9lectrique, le couplage inductif est r\u00e9alisable, \u00e0 condition que le tramway puisse s’arr\u00eater avec grande pr\u00e9cision. Il est \u00e9quip\u00e9e d’une bobine agissant comme le secondaire d’un transformateur au-dessus d’une bobine enterr\u00e9e agissant comme le primaire de ce transformateur ainsi constitu\u00e9.<\/p>\n

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Lorsque le tramway est arr\u00eat\u00e9, on note qu’il ne se sert plus des syst\u00e8mes de r\u00e9cup\u00e9ration d’\u00e9nergie. Ceux-ci peuvent, si la technologie le permet, \u00eatre aussi utilis\u00e9s pour continuer \u00e0 remplir les r\u00e9servoirs d’\u00e9nergie (m\u00e9canique, inductive, hydraulique, \u00e0 compression de fluide,\u2026).<\/p>\n

L’\u00e9nergie \u00e0 pomper n’est pas \u00e9norme, puisqu’elle ne servira qu’\u00e0 entretenir la vitesse en section courante et \u00e0 compenser les pertes de la phase d’acc\u00e9l\u00e9ration, et les pertes du syst\u00e8me de r\u00e9cup\u00e9ration d’\u00e9nergie.<\/p>\n

Le couplage inductif \u00e0 partir de la chauss\u00e9e est int\u00e9ressant au niveau de la s\u00e9curit\u00e9, puisque l’\u00e9nergie n’est distribu\u00e9e qu’en pr\u00e9sence d’une bobine de transformation.<\/p>\n

L\u00e0 encore, on peut imaginer un couplage inductif par roue.<\/p>\n

3. Essieux n\u00e9cessaires?<\/strong><\/p>\n

Si la traction se fait \u00e0 raison d’un moteur dans chaque roue, d’un syst\u00e8me de r\u00e9cup\u00e9ration de l’\u00e9nergie de freinage dans chaque roue et d’un syst\u00e8me de pompage d’\u00e9nergie \u00e0 l’arr\u00eat dans chaque roue, on peut imaginer un syst\u00e8me int\u00e9gr\u00e9 o\u00f9 l’essieu n’a plus sa raison d’\u00eatre, \u00e0 condition de r\u00e9soudre le probl\u00e8me des virages.<\/p>\n

Si l’axe vertical qui tient la roue est libre, la roue peut-\u00eatre guid\u00e9e simplement par la gorge du rail.<\/p>\n

Lorsque les roues sont sur un essieu, celui-ci est constamment perpendiculaire aux deux rails. Si l’essieu est fixe par rapport \u00e0 la caisse, les roues sont alors soumises \u00e0 un glissement lat\u00e9ral.<\/p>\n

Le syst\u00e8me des roues sans essieu (et sans bogie) pose un probl\u00e8me de glissement de grande amplitude, incompatible avec les rayons de giration des tramways.<\/p>\n

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Le probl\u00e8me est r\u00e9solu par le double essieu orientable qui r\u00e9duit au minimum les contraintes g\u00e9om\u00e9triques.<\/p>\n

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L’inconv\u00e9nient du bogie est qu’il rehausse le plancher. Si l’on veut que le plancher soit surbaiss\u00e9 sur l’ensemble de la rame, par exemple pour permettre des rames \u00e0 deux \u00e9tages, il faut cependant se passer de bogie.<\/p>\n

La solution est alors de supprimer les rails au profit du pneu.<\/p>\n

4. Guidage<\/strong><\/p>\n

Un tramway sur pneu n’est pas un bus. Il circule sur un site privil\u00e9gi\u00e9 et n’a pas \u00e0 se d\u00e9porter sur le cot\u00e9 lors des arr\u00eats. Roulant toujours au m\u00eame endroit, sa plate-forme peut \u00eatre la plus plane possible pour \u00e9viter les secousses et permettre d’abaisser sa garde au sol. Le plancher bas facilite les \u00e9changes des voyageurs.<\/p>\n

Au guidage lat\u00e9ral, on peut ajouter le guidage des arr\u00eats, pour que le tramway s’arr\u00eate pr\u00e9cis\u00e9ment en face des rep\u00e8res de mont\u00e9e o\u00f9 se groupent les voyageurs en attente.<\/p>\n

Parmi les syst\u00e8mes de guidage[2], notons le guidage par piste de ferrite magn\u00e9tique douce. Le d\u00e9tecteur plac\u00e9 \u00e0 bord du v\u00e9hicule d\u00e9tecte la position de cette ferrite s\u00e9lectivement de toute ferraille.<\/p>\n

La ferrite peut \u00eatre en poudre noy\u00e9e dans une peinture que l’on marque sur la chauss\u00e9e. Cette marque peut servir \u00e0 d\u00e9limiter l’emprise du tramway[3]. Cette poudre peut aussi \u00eatre incluse dans un liant bitumineux que l’on coule dans une saign\u00e9e longitudinale.<\/p>\n

La ferrite peut aussi \u00eatre d\u00e9pos\u00e9e sous forme de barreaux fritt\u00e9s ins\u00e9r\u00e9s en pointill\u00e9s dans la chauss\u00e9e avec une inter-distance fonction de la vitesse maximale admissible.<\/p>\n

On voit que ce type de piste passive ne r\u00e9clame aucune continuit\u00e9 m\u00e9canique ou \u00e9lectrique[4].<\/p>\n

A noter aussi que l’avantage d’un tramway par rapport \u00e0 un bus est sa capacit\u00e9 \u00e0 emprunter des rues \u00e9troites, avec des balayages plus faible dans les virages serr\u00e9s, du fait que les roues arri\u00e8res sont astreintes \u00e0 la m\u00eame trajectoire que les roues avant. Le tramway sur pneu ne doit pas d\u00e9roger \u00e0 la r\u00e8gle. Le chemin de roulement peut \u00eatre aussi pr\u00e9cis que celui des rails.<\/p>\n

5. Conclusion<\/strong><\/p>\n

Un tramway sur pneu, guid\u00e9 par une piste de ferrite semi-magn\u00e9tique passive avec un arr\u00eat pr\u00e9cis au centim\u00e8tre pr\u00e8s.<\/p>\n

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Chaque roue appartient \u00e0 un bloc autonome comportant:<\/p>\n

o\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 l’interface amortisseur entre la roue et la caisse,
\no\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 le pivot vertical de direction,
\no\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 le moteur\/g\u00e9n\u00e9rateur de traction et de r\u00e9cup\u00e9ration d’\u00e9nergie au freinage,
\no\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 la pompe d’\u00e9nergie \u00e9lectrique au sol,
\no\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 le ou les r\u00e9servoirs d’\u00e9nergie.<\/p>\n

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6. Plate-forme de roulement<\/strong><\/p>\n

Les plate-formes de tramway sur rails sont tr\u00e8s couteuses. En g\u00e9n\u00e9ral, pour obtenir l’assise la plus plane possible pour les rails et pour assurer la s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique, la chauss\u00e9e est d\u00e9fonc\u00e9e en profondeur, avec reprise de la continuit\u00e9 de tous les r\u00e9seaux souterrains, tr\u00e8s nombreux et divers en ville (EdF, Gdf, Eau, \u00e9gout, pluvial, eau d’arrosage, t\u00e9l\u00e9phone, cables data, air puls\u00e9, \u00e9clairage,…).<\/p>\n

Un tramway sur pneu ne devrait pas n\u00e9cessiter de reprise de la chauss\u00e9e. Il convient seulement de rendre visible le chemin de roulement, afin que les automobilistes, les cyclistes et les pi\u00e9tons comprennent o\u00f9 circulent les tramways, sauf \u00e0 vouloir un tramway en site propre.[5]<\/p>\n

On peut imaginer un enduit granuleux ou un tapis polym\u00e8re coll\u00e9 ayant la largeur d’un pneu, pos\u00e9 apr\u00e8s un arasage de quelques millim\u00e8tres pour \u00e9viter une saillie pr\u00e9judiciable \u00e0 la viabilit\u00e9 hivernale.<\/p>\n

En section courante, il n’y a pas de probl\u00e8me de s\u00e9curit\u00e9 \u00e9lectrique, puisque la recharge en \u00e9nergie \u00e9lectrique se fait uniquement aux arr\u00eats, \u00e0 partir d’un simple compteur domestique.<\/p>\n

Une puissance de 36kVA d\u00e9livr\u00e9e pendant 20 sec sur chacune des quatre roues fournira 800Wh, \u00e9nergie moyenne suffisante pour compenser les pertes entre deux stations.<\/p>\n

Gildas LEMAITRE<\/p>\n

Notes<\/strong><\/p>\n

[1] Les batteries ne semblent pas adapt\u00e9es: probl\u00e8me pour les charges rapides, rendement d\u00e9plorable du cycle charge-d\u00e9charge.
\n[2] Le guidage par station GPS para\u00eet difficile \u00e0 r\u00e9aliser, sauf \u00e0 multiplier les stations, car la rue est si\u00e8ge d’ombres hertziennes fixes (immeubles, arbres) et mobiles.
\n[3] Il est important que le tramway affirme sa priorit\u00e9 sur la voiture, par le biais d’une trajectoire non modifiable respect\u00e9e par les automobilistes, particuli\u00e8rement dans les carrefour ou les \u00e9troitures.
\n[4] Ce principe a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 lors des essais de l’autoroute automatique \u00e0 San Diego. La technologie est brevet\u00e9e en France par MTM Leader, initialement pour le guidage des aveugles. Elle a \u00e9t\u00e9 exp\u00e9riment\u00e9e pour le guidage des chasse-neige. Cette exp\u00e9rimentation a \u00e9t\u00e9 abandonn\u00e9e pour des raisons de d\u00e9veloppement industriel.
\n[5] Le site propre conduit \u00e0 des d\u00e9penses collat\u00e9rales d\u00e9mesur\u00e9es. La rue doit rester un espace de partage simple, \u00e0 taille humaine.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Plusieurs villes de France ont renou\u00e9 avec le tramway, plus moderne, plus luxueux et… infiniment plus cher dans ses infrastructures, dont l’essentiel est en site propre, que les tramways d’autrefois. Lire la suite…<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1375,"featured_media":37803,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[4,8],"tags":[247,201,829,150,248,131],"views":10231,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19429"}],"collection":[{"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1375"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=19429"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/19429\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media\/37803"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19429"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19429"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/carfree.fr\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19429"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}