La grande vitesse

Article 3
Les briques de la Très Grande Vitesse
Rail & Recherche n°42 - janvier/février/mars 2007

Si les essais réalisés l'automne dernier permettent d'envisager une augmentation de la vitesse commerciale, c'est entre autres parce qu'ils se sont appuyés sur un solide socle de connaissances acquises ces dernières années dans tous les secteurs de la recherche. En matière d' acoustique, de captage du courant, d'aérodynamique et de dynamique ferroviaire, de nombreux projets ont préparé le terrain pour cette accélération décisive.

Acoustique : des modèles pertinents

Des essais en ligne à 350km/h sur le TGV Duplex avaient déjà, il y a quelques années, permis une avancée préliminaire en matière de mesure et de perfectionnement des modèles numériques. Réalisés tant sur le bruit intérieur que sur le bruit extérieur, ils ont permis de mieux cerner la campagne d’essais sur la ligne TGV Méditerranée.

«À la suite de ces essais, nous avions notamment pu recaler des modèles pour le bruit », commente Pierre-Étienne Gautier, chef de l’unité Physique du système ferroviaire à la recherche SNCF. « Nous avions estimé l’augmentation du bruit en environnement à 4 dB(A) : les valeurs constatées tournent autour de 2 dB(A) », explique Louis-Marie Cléon, directeur Scientifique de la recherche SNCF. Les freinages d’urgence réalisés à plusieurs reprises lors des essais en ligne, ont sans doute dégradé la surface des roues, et donc augmenté le bruit de roulement par la suite. À l’intérieur, l’augmentation du bruit sur les plates-formes correspond aux prévisions.

Dynamique ferroviaire : stabilité

Depuis de nombreuses années, l’accent a été mis par la Recherche sur l’amélioration du confort dynamique. La batterie d’essais mise en oeuvre sur la LN5 a montré les fruits de ces développements : à 360 km/h, le confort vertical est plus qu’acceptable et les déplacements se font avec la plus grande facilité. « En dehors de certaines accélérations en caisse ou des bogies, dues à des défauts de voies, nous pouvons être relativement satisfaits des résultats », dit Pierre-Étienne Gautier. Aussi, le recours à des suspensions actives comme au Japon, ne semble pas déterminant pour un futur TGV. « On pourrait envisager des suspensions semi-actives mais avant tout, il faut corriger les défauts de voies, en particulier au niveau des appareils de dilatation. À ce titre, l’un des apports essentiels de la campagne d’essais est d’avoir démontré qu’une augmentation de la vitesse commerciale est accessible sur la voie existante.»

Captage : de la prévision à la preuve

Les essais ont également été l’occasion de tester sur le terrain de nombreux archets et de valider la nouvelle génération de codes de modélisation du contact panto-caténaire. Exporté au niveau européen dans le cadre du projet Europac (European Pantograph Catenary Interface), le logiciel OSCAR a démontré une excellente capacité prévisionnelle : « Nous avons enregistré une bonne adéquation entre résultats prévus et constatés », commente Louis-Marie Cléon. Le nouvel archet, né lui aussi de recherches antérieures, s’est montré apte à accompagner les mouvements de la caténaire lors de circulations en unité multiple (2 rames TGV).

Aérodynamisme : envol et souffle

L’envol de ballast se déclenche davantage en unité multiple qu’en unité simple. Les résultats permettront, à l’aide de simulations granulaires et d’essais en soufflerie, de mieux comprendre l’influence des différents paramètres sur ce phénomène.

Dernier point enfin : l’analyse des phénomènes liés à l’aérodynamisme et en particulier celui, très spécifique, de l’envol de ballast. Ici encore, toute la recherche et la connaissance acquises sur les modèles granulaires décrivant le ballast a bénéficié des mesures en conditions réelles. La difficulté tient aux aspects aléatoires du phénomène et donc à leur imprédictibilité. « Nous avons constaté que l’envol de ballast, quand il se produit, se déclenche davantage en unité multiple qu’en unité simple. Les résultats permettront, à l’aide de simulations granulaires et d’essais en soufflerie, de mieux comprendre l’influence des différents paramètres sur ce phénomène », rappelle Louis-Marie Cléon, qui souligne également que régler ce problème est une clé de passage obligée vers le 360 km/h.

Pour les croisements et les phénomènes d’ondes de pression en tunnel, 10 ans de recherches préliminaires ont préparé la conquête de vitesses supérieures. « Les essais ont été l’occasion de mesurer l’effet de souffle de la rame : un facteur déterminant pour les personnels travaillant sur la voie, souligne Pierre Étienne Gautier. Une nouvelle norme au plan européen a été récemment établie pour ces mesures et nous avons testé une des technologies de mesure innovantes. Les valeurs atteintes sont a priori rassurantes. L’aérodynamisme du TGV est meilleur à 360 km/h que ce que requièrent les normes européennes à 300 km/h. Les résultats confirment que l’effet de sillage est important. » Au-delà des progrès engrangés pour la Très Grande Vitesse, l’ensemble de ces recherches aura des retombées pour l’exploitation courante.