Pourquoi le Pendulaire ?LE SYSTEME PENDULAIRE : POINT DE VUE TECHNIQUE
Pourquoi le pendulaire ? - Le principe - Mise en oeuvre - Point de vue économique
Le système de train pendulaire, présente une alternative entre les trains à grande vitesse classiques, et les trains traditionnels. En effet, ils peuvent circuler à une vitesse plus importante que celle d’un train classique (250 km/h), et ceci sans l’aménagement de voies ferrées spécifiques aux trains à grande vitesse.
Le problème lié à la vitesse dans les trains à grande vitesse ou les trains classiques est dû à la force centrifuge dans les courbes. Dans une courbe, un train classique subit en plus de la force poids P, ce que l’on appelle couramment la force centrifuge F. Le train a donc tendance à se coucher vers l’extérieur de la voie, comme le montre la somme des forces (flèche violette, figure 1). De même, le passager est attiré vers le coté ce qui est génant à haute vitesse. Le train doit donc ralentir, d’une part pour ne pas dérailler, d’autre part pour le confort des passagers. |
figure 1 |
Une première solution est celle utilisée pour les trains à grande vitesse classiques : construire des voies spéciales comportant des courbes peu nombreuses et de grand rayon. Mais ces voies spéciales sont très onéreuses.
Une seconde solution est bien entendu le train pendulaire :
Dans une courbe et sur un plan incliné, le train et les passagers subissent évidemment ces deux même forces, mais leur somme est, cette fois-ci quasiment parallèle à l’axe vertical du train, qui n’est attiré du coup, ni vers l’extérieur, ni vers l’intérieur du virage (fig. 2). Il en est de même pour les passagers, qui subissent alors une force similaire à leur poids et dont le confort est en conséquence accru . Il semblerait donc suffisant d’incliner les voies dans les virages pour résoudre
le problème du train classique. Cependant cette dernière solution
est impossible à mettre en œuvre pour deux raisons : L’intérêt du système pendulaire apparaît donc maintenant : puisqu’on ne peut pas incliner les voies (ou du moins pas plus d’un certain angle), c’est le train lui même qui se penche. Dans le cas le meilleur, la voie est en fait inclinée à 6° (angle pour lequel un train à l’arrêt ne déraillerait pas), et l’inclinaison manquante (jusqu’à 8°) est réalisée par le système pendulaire du train (fig. 3).
Le train pendulaire permet ainsi d’atteindre des vitesses élevées, sur des voies classiques, en toute sécurité, et en conservant le confort des passagers. |
figure 2 figure 3 |
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Le système passif Ce système fonctionnant grâce à un mécanisme de deux suspensions hydrauliques permet au train de se pencher " tout seul " (fig. 4). Le système passif fut utilisé sur les trains pendulaires espagnols (Talgo Pendular) dans les années 1980, mais présente un inconvénient : le centre de rotation du train est assez haut, et crée ainsi une instabilité qui limite l’angle d’inclinaison à 4° et rend ainsi le système moins performant. |
figure 4 |
Le système actif
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Le système actif repose sur des vérins qui vont incliner la cabine dans les virages, selon un angle déterminé par un système électronique, muni d’un " détecteur de courbe ", qui est en fait un accéléromètre mesurant l’accélération latérale. Les systèmes de pendulation active sont bien sûr couplés d’un système de sécurité remettant le train en position verticale en cas de panne. |
figure 5 |
figure 6 |
Il existe de nombreuses technologies de pendulation actives. La plus répandue est celle du constructeur Fiat (utilisée pour le Pendolino) (fig.7), et une des plus efficaces est celle du X2000 suédois.
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figure 7 |
figure 8 |
figure 9 |
On peut voir clairement sur les photos 7 et 8 l’inclinaison que prend un train pendulaire dans une courbe. Le train pendulaire repose donc sur un principe simple et ne nécessite pas de voies d’un type particulier. |
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Le coût d’adaptation d’une ligne pour le train pendulaire est relativement faible à coté de celui de la construction d’une ligne pour un train à grande vitesse. En effet dans ce dernier cas, il faut, pour obtenir des courbes de grand rayon et peu nombreuses, franchir les obstacles plutôt que de les contourner, d’où la nécessité d’infrastructures coûteuses telles que tunnels et ponts.
Une ligne sur laquelle va circuler le pendulaire nécessite, pour permettre
l’utilisation optimale des performances du pendulaire seulement quelques modifications
:
- Afin de consolider les rails, il faut les alourdir (passer de 5 à
7 tonnes) et remplacer le bois par le béton.
- En raison de l’augmentation de la vitesse, il est également indispensable
de construire des passages à niveaux et de modifier les systèmes
de régulation du trafic ferroviaire.
Bien qu’ils existent, les coûts d’adaptation d’une ligne au système pendulaire apparaissent comme assez faibles.
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