Vitesse et record sur rail

René
Hocquet.
Vitesse et record sur rail
Direction de l'Equipement
SNCF.
« L e 26 février 1981, à 15 h 4 1 , e n p r é s e n c e des m é dias du m o n d e entier, le T r a i n à G r a n d e Vitesse a atteint
la vitesse de 380 k m / h , b a t t a n t ainsi l a r g e m e n t le précéd e n t record du m o n d e sur rail, d é t e n u p a r la S.N.C.F.
depuis 1955 avec 3 3 1 k m / h . »
Ce c o m m u n i q u é , qui t o m b a i t sans t a r d e r des téléscripteurs, oubliait c e p e n d a n t q u e la p e r f o r m a n c e avait
été réalisée dans la seule foulée de cinq galops d'essais.
E n effet, le m e r c r e d i 25 février 1981, veille du record, la
r a m e T.G.V. 16 de série s'était e n g a g é e r é s o l u m e n t dans
u n e course c o n t r e la m o n t r e d o n t le p r o g r a m m e , ambitieux et p r u d e n t tout à la fois, prévoyait u n m i n i m u m de
dix m a r c h e s . D è s les p r e m i e r s p a r c o u r s , e n raison d'une
t e n u e excellente de la voie, le record de 1955 était défin i t i v e m e n t g o m m é , effacé, dans u n e discrétion quasi absolue. Le p a l m a r è s de l ' « O p é r a t i o n T.G.V. 100 a e n est
d'ailleurs i m p r e s s i o n n a n t . A c h a q u e m a r c h e , la vitesse
m a x i m a l e faisait des b o n d s p r o d i g i e u x : successivement,
les c o m p t e u r s atteignaient 310, 328, 340, 360 et
3 7 1 k m / h , sans p o s e r d e p r o b l è m e s majeurs aux
spécialistes responsables des contrôles effectués à bord
d e la r a m e et à la voie.
Le l e n d e m a i n , 26 février, la p r e m i è r e m a r c h e de
15 h 30 voyait à nouveau le plafond de la vitesse pulvérisé : les indicateurs e n r e g i s t r a i e n t le 380 k m / h sur quelques centaines de m è t r e s . C e t t e p e r f o r m a n c e venait
c o u r o n n e r les i n n o m b r a b l e s essais à g r a n d e vitesse, réalisés depuis plus d'une décennie d a n s les Landes et e n
Alsace, et plus r é c e m m e n t sur la ligne nouvelle P a r i s Lyon.
Mais p o u r d o n n e r au record 1981 u n h a u t d e g r é de
crédibilité et lui conférer u n caractère indiscutable et incontestable, les o r g a n i s a t e u r s de l ' O p é r a t i o n T.G.V. 100
avaient décidé de m e t t r e e n œ u v r e des systèmes de
m e s u r e à g r a n d e précision, t a n t à bord qu'à l'extérieur de
la r a m e T.G.V. 16.
D e s dispositions furent d o n c prises à bord p o u r
o b t e n i r u n e indication rigoureuse de la vitesse réelle.
Le s y s t è m e habituel d e m e s u r e s , basé sur le relevé
d e l'espace p a r c o u r u p a r le d e u x i è m e essieu m o t e u r , n e
p r é s e n t a i t p a s , dans la g a m m e des vitesses 300 à
4 0 0 k m / h , toutes les g a r a n t i e s suffisantes, p o u r la précision souhaitée.
1
TGV 26 février 1981 — SNCF
Pédale de mesure de vitesse
Cl. SNCF
Tableau de contrôle optique de mesure de vitesse installé dans le PRS de
Pasilly — SNCF
Le m o i n d r e g l i s s e m e n t d e la r o u e m o t r i c e p o u v a i t
accroître fictivement la distance p a r c o u r u e et e n t r a î n e r
ainsi u n e e r r e u r de m e s u r e s n o n négligeable. C'est p o u r quoi, la r a m e T.G.V. 16 a é t é d o t é e de capteurs d e vitesse
à d e n t s m o n t é s sur essieu p o r t e u r .
P a r a l l è l e m e n t à cette m e s u r e c o n t i n u e de la vitesse, u n relevé au sol s'avérait i n d i s p e n s a b l e p o u r
valider et h o m o l o g u e r les indications d e bord. A p r è s d e
m u l t i p l e s recherches d a n s les possibilités offertes p a r
les techniques m o d e r n e s d e m é t r o l o g i e , le choix s'est
p o r t é sur u n s y s t è m e utilisant u n g r a n d n o m b r e de bases
d e m e s u r e ponctuelles. T o u t e s identiques, elles seraient
r é p a r t i e s judicieusement sur le p a r c o u r s e m p r u n t é p a r
la r a m e du record et c o m p r e n d r a i e n t , chacune, deux
détecteurs d e passage, espacés d e 10 m et u n boîtier
d ' a d a p t a t i o n qui n e p r e n d r a i t e n c o m p t e q u e le p r e m i e r
essieu d e la r a m e . Les t o p s d e p a s s a g e s e r a i e n t adressés
p a r câble à u n p o s t e c e n t r a l o ù u n e baie d e c o n c e n t r a t i o n
assurerait le t r a i t e m e n t des i n f o r m a t i o n s p r o v e n a n t d e
chaque base d e m e s u r e , le calcul des vitesses, l'affichage
et l ' i m p r e s s i o n des résultats.
Le p r é s e n t article se l i m i t e à la d e s c r i p t i o n s o m m a i r e du s y s t è m e de m e s u r e d e la vitesse au sol, m i s e n
œ u v r e s p é c i a l e m e n t p o u r l ' O p é r a t i o n T.G.V. 100, syst è m e qui a p e r m i s d e vérifier la p a r f a i t e concordance
e n t r e les m e s u r e s linéaires d e vitesse faites à b o r d et
celles relevées p o n c t u e l l e m e n t à la voie.
Plusieurs m o i s a v a n t la t e n t a t i v e du record, u n e
étude d e s i m u l a t i o n et de faisabilité, t e n a n t c o m p t e des
diverses c o n t r a i n t e s i n h é r e n t e s à la voie, et n o t a m m e n t
à l'insuffisance des dévers, précisait le site r e t e n u p o u r
l ' O p é r a t i o n T.G.V. 100 et les g r a n d e s lignes du p r o g r a m m e d e m o n t é e e n vitesse. La r a m e T.G.V. 16,
allégée de trois voitures, circulerait d a n s le s e n s p a i r sur
la voie 2 d e la ligne nouvelle Paris-Lyon e n t r e le viaduc
de S e r e i n ( k m 192) et la sous-station d e Carizey
( k m 130). E n réalité, le p a r c o u r s a été l i m i t é les 25 et
2 6 février 1981 au p o s t e T.G.V. de T o n n e r r e ( k m 140).
P a r ailleurs, u n g r a p h i q u e d e circulation à la vitesse
p l a f o n d était établi e n fonction du t e m p s et d e l'espace :
il p e r m e t t a i t d e localiser la z o n e o ù l'on p o u v a i t e s p é r e r
a t t e i n d r e 380 k m / h et m ê m e 390 k m / h . A i n s i cette z o n e
située e n t r e les k m 157 et 153 fut choisie p o u r l'enregist r e m e n t des c o n t r a i n t e s voie exercées p a r la r a m e lors d e
s o n p a s s a g e e n vitesse et é g a l e m e n t p o u r l'étude des soul è v e m e n t s d e la c a t é n a i r e p a r le p a n t o g r a p h e .
Q u a n t à la m e s u r e d e la vitesse au sol, elle serait
réalisée tous les 500 m , d a n s la z o n e à vitesses p o t e n t i e l les supérieures à 360 k m / h , c'est-à-dire e n t r e les k m 162
et 152. P o u r m i e u x situer g é o g r a p h i q u e m e n t la z o n e e n
question, o n r e m a r q u e r a q u e les p o i n t s k i l o m é t r i q u e s
e x t r ê m e s c o r r e s p o n d e n t r e s p e c t i v e m e n t au p o s t e d e
signalisation T.G.V. d e Pasilly et au c e n t r e d'appareillage i n t e r m é d i a i r e T.G.V. d e S a m b o u r g .
V i n g t et u n e bases d e m e s u r e s furent d o n c mises
e n place d a n s cette z o n e , tandis q u ' e n a m o n t et e n aval,
dix autres bases é t a i e n t i m p l a n t é e s de m a n i è r e à o b t e nir u n suivi e n vitesse d e la r a m e et à réaliser u n g r a p h i q u e r e l a t i v e m e n t linéaire p o u r la circulation e n t i è r e ,
facilement c o m p a r a b l e à l ' e n r e g i s t r e m e n t réalisé à bord.
A u p o s t e d e signalisation T.G.V. de Pasilly
( P R S 17) d e v e n u é g a l e m e n t dans le cadre du record, le
P.C. des o p é r a t i o n s du d o m a i n e voie, u n e baie d e concen-
t r a t i o n et d ' i n t e r p r é t a t i o n des t r e n t e et u n e i n f o r m a tions d e vitesse était m i s e e n œ u v r e , c o m p l é t é e p a r des
sous-ensembles et des p é r i p h é r i q u e s , tels q u e h o r l o g e ,
c o m p t e u r s , afficheurs, minicalculateur, i m p r i m a n t e ,
table t r a ç a n t e X Y .
BASE DE MESURES DE VITESSE.
C h a q u e base c o m p r e n d deux détecteurs électroniques de roue, espacés r i g o u r e u s e m e n t d e dix m è t r e s et
u n dispositif d e m i s e e n f o r m e des i m p u l s i o n s , e n g e n drées lors du passage.
Les deux détecteurs P d 1 et P d 2 font p a r t i e d e la
famille des pédales électroniques, c o u r a m m e n t utilisées
sur les voies et e n particulier p o u r les a n n o n c e s des circulations aux p a s s a g e s à niveau, équipés d ' u n e signalisat i o n a u t o m a t i q u e avec deux ou q u a t r e d e m i - b a r r i è r e s .
E n t i è r e m e n t statique, ce t y p e d e détecteur est capable d e
fonctionner à des vitesses t r è s élevées, c o m m e l'ont
m o n t r é des essais d e simulation. Leur f o n c t i o n n e m e n t
r e s t e très satisfaisant d a n s des conditions climatiques
sévères et à des vitesses voisines de 4 0 0 k m / h . Leur
e m p l o i est d'ailleurs r e c o m m a n d é sur les lignes à g r a n d e
vitesse et d a n s les régions f r é q u e m m e n t e n n e i g é e s .
Le détecteur électronique d e r o u e c o m p o r t e
e s s e n t i e l l e m e n t u n oscillateur et u n circuit r é s o n n a n t
accordé, auquel est associé u n amplificateur à seuil. D e u x
types e x i s t e n t p o u r les installations d e s i g n a l i s a t i o n :
D 50 et D 39, c'est-à-dire détecteurs accordés respectivem e n t à 50 k H z et à 39 k H z . Les bases d e m e s u r e s « O p é r a t i o n T.G.V. 1 0 0 » n e c o m p o r t a i e n t q u e des détecteurs
du t y p e D 50.
Le circuit r é s o n n a n t c o n s t i t u e avec s o n circuit
m a g n é t i q u e u n e « t ê t e de l e c t u r e » sensible au p a s s a g e
des r o u e s : le c h a m p créé p a r ce circuit m a g n é t i q u e
e n g e n d r e d a n s la m a s s e m é t a l l i q u e du b a n d a g e des cour a n t s de Foucault, d o n c des p e r t e s , qui r é d u i s e n t n o t a b l e m e n t la t e n s i o n délivrée p a r l'oscillateur et b l o q u e n t
l'amplificateur à seuil. Le p a s s a g e d ' u n e r o u e se traduit
d o n c p a r u n e absence t e m p o r a i r e du signal à 50 k H z et
ce créneau est e n s u i t e e x p l o i t é p a r le dispositif associé au
détecteur.
T o u s les essieux d e la r a m e agissent successivem e n t sur les deux détecteurs P d l et P d 2 , m a i s p o u r
o b t e n i r le m a x i m u m d e précision, l'appareillage d'interp r é t a t i o n à p i e d d ' œ u v r e n e p r e n d e n c o m p t e q u e le p a s sage du p r e m i e r essieu d e la r a m e .
U n t r a i n d e deux i m p u l s i o n s d e 2 0 m s est alors élab o r é et t r a n s m i s p a r u n e p a i r e d e conducteurs jusqu'au
p o s t e central d e m e s u r e s , q u i assure le c o m p t a g e du
t e m p s (tl -12) e t e n déduit la vitesse.
La base d e m e s u r e s est a l i m e n t é e p a r u n e p i l e d e
9 V , d o n t la m i s e e n service est t é l é c o m m a n d é e depuis le
P.C. de Pasilly. U n e q u a r t e i n d é p e n d a n t e était d o n c
nécessaire p o u r le f o n c t i o n n e m e n t d e chaque base d e
m e s u r e s : u n e p a i r e affectée à la t r a n s m i s s i o n des t o p s d e
p a s s a g e t l et t 2 , et u n e d e u x i è m e p o u r les o p é r a t i o n s d e
m i s e e n c h a r g e e t d e r e m i s e à z é r o d e la p r i s e d'information, qui avait m é m o r i s é tous les essieux d e la r a m e .
D e s câbles existants o n t é t é utilisés d a n s la m e s u r e
du possible, m a i s u n g r a n d n o m b r e de liaisons o n t é t é
confectionnées p o u r la circonstance.
O n n o t e r a que, p a r souci d'efficacité et p o u r m i n i m i s e r les coûts d e l'installation, les concepteurs avaient
Adaptât ion
Pdl
Elaboration
des
impuis ions
Adaptation
Pd2
Régulateur
d'alimen tation
• I 1 quarte
| \ vers PRS 17
POINT DE PRISE DIN
'FORMATION
SCHEMA SYNOPTQ
IUE
Téélcommande
Imprm
i ante
Table
traçante
POSTE CENTRAL DE MESURE
SCHEMA SYNOPTQ
IUE DE LIN
' STALLATION
Sens de circulation
l
k
1
0
m
>
Pdl
Pd2
r
Détecteur D50
nr
Boîtier
d'adaptât ion
<Y 1 quarte vers PRS 17 (ZPAU ou Z.C03)
•POINT DE-PRISE D'INFORMATION
DISPOSITION DES APPAREILS SUR LE TERRAIN
p r é f é r é confier le c o m p t a g e du t e m p s d e p a s s a g e à
l'unité centrale du P.C. p l u t ô t q u e d e p r o c é d e r à u n trait e m e n t à p i e d d'oeuvre, avec t r a n s m i s s i o n délicate des
résultats.
POSTE CENTRAL DE MESURES.
)
La baie d e c o n c e n t r a t i o n c o m p r e n a i t , p o u r chaque
p o i n t de m e s u r e s au sol, u n é t a g e d e m i s e e n f o r m e des
t o p s d ' i n f o r m a t i o n , u n c o m p t e u r , u n afficheur n u m é r i q u e d e visualisation, des o r g a n e s d e c o m m u t a t i o n .
L'intervalle d e t e m p s , s é p a r a n t les deux t o p s d'inf o r m a t i o n s adressées p a r la base d e m e s u r e s , lors du p a s sage du p r e m i e r essieu sur les deux détecteurs électroniques, était c o n v e r t i e n u n créneau d ' i m p u l s i o n s de fréq u e n c e 100 k H z . U n oscillateur i n t e r n e à la baie et p i l o t é
p a r q u a r t z délivrait ces i m p u l s i o n s .
Le p r e m i e r t o p issu de la base d e m e s u r e déclenchait le c o m p t a g e des i m p u l s i o n s , l'arrêt é t a n t assuré
p a r le d e u x i è m e t o p .
Le c o n t e n u du c o m p t e u r , c o r r e s p o n d a n t au t e m p s
d e f r a n c h i s s e m e n t des dix m è t r e s d e la base, était i m m é d i a t e m e n t visualisé s u r l'afficheur n u m é r i q u e correspondant.
Sur c o m m a n d e d e l'opérateur, le c o n t e n u du c o m p t e u r était t r a n s f é r é d a n s la m é m o i r e d'un mini-calculateur, associé à la baie d e concentration, p o u r t r a i t e m e n t
et calcul d e la vitesse e x p r i m é e e n k m / h . L'exploitation
des résultats s'effectuait u l t é r i e u r e m e n t , sur d e m a n d e
des r e s p o n s a b l e s , d e d e u x m a n i è r e s différentes :
- édition s u r u n e i m p r i m a n t e d e la vitesse
m e s u r é e e n chacun des t r e n t e et u n p o i n t s ,
- réalisation du g r a p h i q u e d e la vitesse e n fonction
d e la distance sur u n e table t r a ç a n t e X Y .
PRÉCISION DE LA MESURE.
La vitesse, d o n n é e p a r la formule V = e/t, p r é s e n tait deux incertitudes : l'une s u r la connaissance d e l'esp a c e parcouru, l'autre s u r la connaissance du t e m p s d e
passage.
Afin d e r é d u i r e au m i n i m u m l'erreur relative faite
s u r la m e s u r e de vitesse, u n certain n o m b r e d e précautions o n t é t é p r i s e s t a n t sur l ' i m p l a n t a t i o n des détecteurs q u e sur le choix des c o m p o s a n t s du m a t é r i e l au sol
et des appareillages du p o s t e central d e m e s u r e s . P a r
e x e m p l e , u n soin particulier a é t é a p p o r t é à la p o s e des
détecteurs : la m e s u r e de la distance e n t r e les axes a é t é
réalisée p a r t é l é m é t r i e . L'incertitude sur le t e m p s d e
r é p o n s e des circuits, des relais auxiliaires, du c o m p t e u r a
é g a l e m e n t été appréciée, p o u r la r e n d r e la p l u s acceptable possible.
Le s y s t è m e m i s e n œ u v r e p o u r l ' O p é r a t i o n T.G.V.
a d o n c p e r m i s d e m e s u r e r les vitesses d a n s la g a m m e
350 à 380 k m / h avec u n e incertitude relative inférieure à
lkm/h.
P a r ailleurs, la concordance e n t r e les m e s u r e s
faites au sol et à b o r d a é t é vérifiée s o i g n e u s e m e n t a v a n t
la t e n t a t i v e , n o t a m m e n t au cours des m a r c h e s du
m e r c r e d i 25 février 1 9 8 1 .
La vitesse 380 k m / h affichée p a r les appareils d e
b o r d a été a t t e i n t e sur u n p a r c o u r s l é g è r e m e n t inférieur
à 500 m , e n t r e deux bases de m e s u r e s ponctuelles, o ù des
vitesses l é g è r e m e n t s u p é r i e u r e s à 379 k m / h o n t é t é
enregistrées.
D e p l u s , les résultats o b t e n u s lors des cinq m a r c h e s
d e m o n t é e e n vitesse t é m o i g n e n t des h a u t e s qualités du
T.G.V. et de la ligne nouvelle. La r a m e 16 a p a r c o u r u e n
deux jours 8 0 k m à p l u s de 3 3 1 k m / h , l'ancien record
d e 1955, 3 1 k m à p l u s d e 350 k m / h , 17 k m à p l u s de
360 k m / h et enfin 5 k m à p l u s d e 370 k m / h ,
C e t t e p e r f o r m a n c e , réalisée p a r u n e r a m e d e série,
m o n t r e au g r a n d public q u e la m a r g e de sécurité,
disponible à la vitesse c o m m e r c i a l e du T.G.V., soit
2 6 0 k m / h , est t r è s i m p o r t a n t e et q u e la voie nouvelle
p r é s e n t e u n e parfaite stabilité.
Note.
1. Opération T.G.V. 100 : opération visant à atteindre la vitesse de
100 mètres par seconde, c'est-à-dire 360 km/h.