TGV 001

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TGV 001 (SNCF)

La motrice 001 conservée à la sortie de Bischheim vue depuis l'autoroute A4.

La motrice 001 conservée à la sortie de Bischheim vue depuis l'autoroute A4.

Identification
Exploitant(s) SNCF
Désignation TGV 001
Type turbotrain
Motorisation Turbine à gaz
Composition 5 caisses (M1 + 3R + M2)
Construction 1 rame
Constructeur(s) Alsthom, Brissonneau et Lotz, Turbomeca, M.T.E.
No  de série 001
Nombre 1
Mise en service 4 avril 1972
Effectif 0 (2014)
Retrait 19 juin 1978
Caractéristiques techniques
motrice remorque
Longueur hors tout (m)
19,000 18,206
Hauteur (m)
3,400
Empattement (m)
14,000 18,300
Caractéristiques techniques
Disposition des essieux Bo'Bo'Bo'Bo'Bo'Bo'
Écartement 1435 mm
 Carburant kérosène
 Puissance 4 X 940 kW, puis 4 X 1100 kW
à 7785 tr/min
 Puissance continue 2 x 1880 kW puis 2 x 2200 kW
 Transmission alternateur principal et auxiliaire
triphasé-continu
Diamètre roues motrices 900 mm
Capacité en carburant 2 x 4000 L
Consommation 6.67 L/km
Tare 185 t
Masse en service 192 t
 Masse adhérente 16 t
 Largeur 2,814 m
 Hauteur 3,4 m
Longueur totale 92,900 m
Bogies Y 225
 Empattement du bogie 2,600 m
Capacité 90 pl.
 Places assises 1re : 34
2e : 56 pl.
Climatisation Rame climatisée
Vitesse maximale 318 km/h

[1],[2]

Le TGV 001, turbotrain expérimental mis en service en 1972, a été construit par Alsthom et conçu en collaboration avec la SNCF pour explorer la plage de vitesses comprises entre 250 et 300 km/h dans la perspective de la création d'un réseau de lignes à grande vitesse.

Sommaire

Description[modifier | modifier le code]

Ce turbotrain, de conception totalement différente de ceux qui l'ont précédé, les Élément à Turbine à Gaz (ETG) et les Rames à Turbine à Gaz (RTG), était formé d'une rame à adhérence totale (tous les essieux moteurs, selon le principe dit de la « motorisation repartie ») composée de deux motrices et de trois remorques intermédiaires.

Sa conception technique (à l'exception des turbines à gaz et de la motorisation repartie) et son esthétique nouvelle avec ses formes aérodynamiques ont été reprises pour les rames TGV de série qui furent mises en service à partir de 1981.

Tous les essieux étaient équipés de moteurs électriques, avec l'avantage d'une faible charge à l'essieu et d'une puissance massique élevée.

La traction électrique permettait aussi le freinage dynamique, particulièrement efficace à vitesse élevée. Chaque motrice était équipée de deux turbines (TURMO III G , équipant aussi les hélicoptères Super Frelons de Sud-Aviation), dont l'échappement avait été modifié, et qui tournaient à vitesse constante. Elles commandaient un réducteur de vitesse entraînant un alternateur. Outre la commande des turbines, les motrices étaient dotées des équipements de commande des moteurs de traction, de la signalisation et des équipements de freinage, etc.

Le TGV 001 était une rame articulée, les caisses adjacentes reposant sur un bogie commun. Cette disposition lui donnait une plus grande stabilité (par le couplage dynamique des deux caisses) et laissait la place à un second étage de suspension pneumatique placé au niveau du centre de gravité, réduisant ainsi le roulis dans les courbes.

Contrairement à une idée reçu, la rame ne fut jamais équipée de turbines Turmo X mais de Turmo III G2 à aubes refroidies.

Service[modifier | modifier le code]

Cette rame, qui détient toujours le record du monde de vitesse ferroviaire en traction autonome (318 km/h le 8 décembre 1972), n'a jamais été utilisée en service commercial.

Elle a fait partie d'un vaste programme de recherches sur les grandes vitesses ferroviaires, recouvrant tous les aspects techniques, notamment la traction, le comportement dynamique des véhicules, le freinage, l'aérodynamique, la signalisation.

Historique[modifier | modifier le code]

A la suite du succès du prototype du turbotrain TGS, la SNCF poursuivit son programme d'essais pour des trains à grande vitesse. Elle décida entre 1967 et 1968 de faire construire deux turbotrains pouvant rouler jusqu'à 300 km/h sur des nouvelles lignes spécialement faites pour cela. Il était alors prévu de réaliser deux rames prototypes différentes :

  • La rame TGV 001 avec deux motrices d'une puissance de 3500 kW, apte à circuler à 260 km/h et encadrant six remorques d'un total de 244 places.
  • La rame TGV 002 avec deux motrices d'une puissance entre 6000 et 7000 kW, apte à circuler à 300 km/h et encadrant dix remorques d'un total de 414 places. Elle devait être équipée d'un système de pendulation active pouvant compenser une absence de dévers de 250 mm et permettant ainsi gagner 10 % du temps de parcours. Cependant, par manque de moyens, la SNCF décida d'équiper la rame 001 de seulement trois remorques et la rame 002 de cinq remorques.

Les deux rames furent commandées le 11 juillet 1969 et devait être livrées en 1971 ou 1972. Peu après un avenant confirma la construction de la rame 001, mais annula celle de la rame 002 en septembre 1971. La SNCF abandonna les recherches sur la pendulation et préféra réaliser des lignes à grandes vitesse. La rame 002 fut dès lors remplacée par la RTG 01 à trois caisses et la Z 7001.

La rame TGV 001 fut construit par les usines Alsthom pour les alternateurs principaux, les moteurs de traction, les blocs électriques, les motrices et le montage général de la rame ,M.T.E. (Jeumont-Schneider et Creusot-Loire) pour les bogies, les blocs rhéostatiques et les blocs redresseurs, Brissonneau et Lotz[3] pour les remorques et les alternateurs auxiliaires, et Turbomeca pour les turbomoteurs et les réducteurs communs. Il fut ensuite assemblé aux usines Alsthom de Belfort. Son premier conducteur d'essai fut Jacques Begey, cheminot du dépôt de Belfort[4].

Les essais[modifier | modifier le code]

Premiers essais[modifier | modifier le code]

Le TGV 001 circula la première fois le 20 mars sur la voie d'essai du constructeur et fut présenté à la presse le 23 du même mois dans la cour des usines. Le 4 avril, il fit un parcours de rodage à la vitesse de 120 km/h entre Belfort et Vesoul et, le 11 avril, il circula à 160 km/h sur la ligne Belfort - Mulhouse. Dès le 25 avril, il circula sur la ligne de la plaine d'Alsace Strasbourg - Mulhouse dépassant les 220 km/h le 3 mai, puis les 240 km/h le 20 mai. Du 8 au 11 juin, les essais furent interrompus du fait qu'il fut exposé à Paris-Montparnasse pour les 50 ans de l'U.I.C.

La campagne d'essais[modifier | modifier le code]

Après cette courte exposition, le TGV 001 rejoint les ateliers de Bischheim pour être équipés pour les essais suivants sur la ligne des Landes, Bordeaux - Bayonne dès le 18 juillet 1972. A noter que cette section de ligne est très rectiligne et possède peu de courbes qui ont de larges rayons. Elle est donc favorable aux essais à grande vitesse et vit déjà des anciens records du monde de vitesse sur rails.

Dès le 20 juillet, il atteignit les 280 km/h et, dès le lendemain, les 290 km/h. Le 27 juillet, il parvint la vitesse de 300 km/h et le 3 août les 307 km/h furent atteints, constituant ainsi le record mondial pour un train à traction thermique. Les essais continuèrent et, le 29 septembre, le nouveau record de 314 km/h fut établi.

Le 23 et 24 novembre, il fut exposé à Bruxelles. Les essais reprirent ensuite et des nouveaux records furent établis. Le 5 décembre à 316 km/h et le la vitesse de 318 km/h est atteinte, établissant le record mondial de vitesse pour un train automoteur. Au cours de cette année 1972 avait parcouru 100 000 kilomètres et avait permis des nombreuses avancées dans les recherches.

Les essais continuèrent l'année suivant si bien que, le 15 octobre 1973, il avait parcouru 129 000 kilomètres sur de nombreuses lignes françaises. Il avait effectué 189 essais entre 200 et 250 km/h, 338 entre 250 et 300 km/h et 45 au-delà des 300 km/h. Le , il effectua des essais en rampe de 25 pour mille sur la ligne des Alpes entre Grenoble et Monestier-de-Clermont.

Grace à son succès, la construction fut décidée d'un nouvelle ligne à grande vitesse entre Paris et Lyon. Cependant, avec le choc pétrolier de 1974, l'utilisation des RTG devint de moins en moins rentable face à la traction électrique et fut privilégiée les rames électriques. Une solution de traction mixte, turbine à gaz et électrique, fut tout de même élaborée pour la déserte de certains prolongements encore non-électrifiés, mais cela ne sera jamais réalisé. Le TGV 001 resta par conséquent un prototype unique, mais il aura tout de même servi à la réalisation des rames TGV Sud-Est. Il fut même équipé d'un carénage de toiture avec un pantographe factice[5].

Fin de carrière[modifier | modifier le code]

Tout au long de sa carrière, le TGV 001 effectuera 5 227 marches d'essais, parcourant au total 456 690 kilomètres. Il aura circulé 2 247 fois à une vitesse entre 0 et 200 km/h, 433 fois entre 200 et 250 km/h, 2240 fois entre 250 et 300 km/h et 307 fois à plus de 300 km/h.

Dès l'arrivée des rames de présérie TGV PSE, en 1978, il cessa officiellement ses essais le et se retrouva donc sans emploi. Il fut alors garé aux ateliers de Villeneuve St Georges, en région parisienne, puis à l'ancien dépôt de Hausbergen, situé près de Strasbourg. Des bâches recouvraient le toit des motrices afin de les protéger.

A la fin de l'année 1982, il fut déplacé afin de tester plusieurs éléments des futurs TGV, comme, par exemple, les anneaux d'intercirculation. A son passage aux ateliers de Bischheim, ses turbines furent retirées et il fut repeint dans la livrée destinée au TGV Atlantique. Il en sorti en avril 1983 et fut essayé entre Strasbourg et Nancy avec une BB 15000 et deux voitures B10 UIC avant d'être renvoyé au centre de maintenance des TGV Sud-Est (PSE) de Villeneuve St Georges. Il fut alors utilisé pour des essais sur la nouvelle ligne, ainsi que sur la ligne classique, entre Paris et Dijon. Il était tracté par un TGV PSE et, parfois, une remorque du TGV PSE lui fut ajoutée. Après cette dernière campagne d'essais qui se termina vers 1988 lors des livraisons des premières rames TGV Atlantique, il retourna à nouveau aux ateliers de Bischheim où il fut alors garé sur des bogies de service.

Après avoir été alerté par la publication d'un article du spécialiste des Turbotrains Laurent Thomas [6], article déclencheur sans qui la motrice TDu 001 n'aurait pas été sauvegardé par la ville de Bischheim dans le Bas-Rhin, une démarche similaire fut proposée à la ville de Belfort de récupérer la motrice TDu 002 qui prenait la rouille aux ateliers SNCF de Bischheim. Cela a duré 10 ans et avec l'aide de Jean-Pierre Chevènement alors maire de Belfort, la mise en place de la motrice a pu avoir lieu sur un surplomb de l'autoroute A36 après une rénovation, reprenant ainsi leurs couleurs d'origine[5].

Partie mécanique[7][modifier | modifier le code]

La rame se compose de cinq éléments

Motrices[modifier | modifier le code]

Les 2 motrices, TDu-001 et TDu-002, sont identiques. Leurs caisses est du type autoportante en acier semi-inoxydable à haute limite élastique et peuvent résister à un effort de compression axiale de 200 tonnes.

La charpente, en éléments soudés, comprend essentiellement deux faces latérales, constituées d'un maillage de montants et de longrines. Celles-ci sont réunies à leur partie inférieure par des traverses et, à la partie supérieure, par les arceaux reliant les battants de pavillon. La tôle d'aluminium du revêtement extérieur est tendue et fixée par vissage.

La structure de cabine est conçue pour s'appuyer sur les éléments résistants de la caisse et du châssis. Au niveau du battant de pavillon, des diagonales d'entretoisement sont prévues. La cabine constitue ainsi un habitacle rigide parfaitement intégré à la structure de caisse.

La forme profilée du nez contient une ossature résistante appuyée sur les longerons du châssis. Cette ossature constitue le bouclier de protection et la traverse de tête. Devant ce bouclier se trouve un ensemble démontable servant de fusible progressif et susceptible d'absorber une partie de l'énergie lors d'un accident. Le bouclier de protection est conçu pour résister à un effort d'au moins 70 tonnes, uniformément réparti au niveau de la ceinture supérieure.

L'aménagement général comprend, en partant de l'avant :

  • un nez aménagé pour recevoir le fusible de sécurité, les batteries et le dispositif rétractable de l'attelage central utilisé pour les évolutions en atelier ou le dépannage en ligne à vitesse réduite
  • une cabine de conduite équipée pour la grande vitesse
  • un bloc électrique comportant les éléments de traction et de freinage
  • un compartiment insonorisé abritant le groupe de traction
  • un bloc insonorisé d'aspiration de l'air nécessaire à la motrice
  • un compartiment à bagages dans lequel se trouvent placés l'armoire de l’appareillage électronique ainsi que le pupitre de la sonorisation et des appareils radio de sécurité
  • un équipement sous caisse comportant notamment dans les parties latérales carénées, les organes d'alimentation en combustible, de climatisation et de frein, les soutes étant disposées dans la partie axiale.

Les caractéristiques dimensionnelles des motrices sont les suivantes :

Longueur 19000 mm
Largeur maximale 2814 mm
Hauteur non compris surélévation de l'échappement 3400 mm
Entraxe des bogies 14000 mm
Distance de l'axe du bogie à l'avant de la motrice 5000 mm

L'accès à la cabine de conduite s'effectue de chaque côté par une porte latérale donnant dans le compartiment machine. A l'intérieur de la cabine et de chaque côté est aménagée une trappe basculante servant d'issue de secours. A l'arrière et de chaque côté se trouve une porte battante qui donne accès au compartiment à bagages.

Remorques[modifier | modifier le code]

Elles sont de trois types différents:

  • TRAu-20701 aménagée avec 34 sièges simples de 1re classe
  • TRBu-30701 aménagée avec 24 sièges à deux places et 4 sièges à une place de 2e classe
  • TRSu-50001 aménagée spécialement en voiture laboratoire

Les montants sont réunis à la partie supérieure par les battants de pavillon reliés entre eux par les courbes de pavillon placées dans l'axe des montants. Les extrémités sont conçues pour assurer le montage des anneaux d'intercirculation. L'extrémité côté portes d'accès est agencée pour recevoir la partie de l'anneau porteur du crochet d'attelage; l'autre extrémité reçoit la partie de l'anneau fixe.

Les caractéristiques des remorques sont les suivantes :

Longueur hors tout 18206 mm
Largeur maximale 2814 mm
Hauteur au niveau du rail 3400 mm
Entraxe des bogies 18300 mm
Masse de la remorque de 1re classe, en charge, sans les bogies 21.6 t
Masse de la remorque de 2e classe, en charge, sans les bogies 23.6 t
Masse de la remorque laboratoire, en charge, sans les bogies 18.8 t

La liaison entre les motrices et les remorques et entre les remorques elles-mêmes est réalisée au moyen des anneaux d'intercirculation. Grace à des essais sur maquette à l'échelle ½ puis à l'échelle 1 ont permis de définir les formes optimales et le mode d'assemblage des anneaux. Ces anneaux reposent sur la suspension pneumatique des bogies et transmettent aux caisses l'effort de traction développé par les moteurs ainsi que les efforts de retenue développés par le freinage. Les anneaux, réalisés en mécano-soudée, comprennent chacun une partie fixe dite « anneau-fixe  » boulonnée sur l'extrémité d'une caisse et une partie mobile dite « anneau porteur » sur laquelle repose l'autre extrémité de la caisse en vis-à-vis. La partie mobile porte le crochet d'attelage conçu pour résister à un effort de traction de 50 tonnes. Cependant, les anneaux sont munis de dispositifs de sécurité pouvant résister à un effort de traction de 100 tonnes. L'anneau porteur lui supporte l'extrémité de la caisse en vis-à-vis par l'intermédiaire de l'anneau fixe reposant sur la rotule en caoutchouc armé qui permet l'articulation sphérique d'une caisse par rapport à l'autre.

Motorisation[modifier | modifier le code]

  • Chaque motrice est équipée de deux turbines Turmo III G (dérivées de celles équipant les RTG) d'une puissance de 3760 kW (4 turbines de 940 kW), ensuite 4400 kW (4 turbines de 1100 kW)  ; le groupe électrogène comprend deux alternateurs, principal et auxiliaire.
  • Transmission électrique en triphasé-continu.
  • Moteurs de traction : deux moteurs par essieu.

Bogies[modifier | modifier le code]

Tous les bogies sont identiques et comportent tous un moteur de traction par essieu. Leurs empattements est de 2600 mm. Leurs masses est de 10 tonnes, y compris les moteurs de traction avec frein à courants de Foucault rotatif Telma. Les essieux sont équipés de roues monoblocs, en acier C 47 TS dont le diamètre au roulement est de 900 mm et peuvent supporter une usure maximale de 40 mm. Les boîtes d'essieux extérieures aux roues sont liées au châssis de bogie par des bielles d'entraînement garnies de silentblocs.

Chaque boîte est équipée d'une cartouche Timken à deux roulements coniques lubrifiés à la graisse Shell Alvania RA. Les essais préalables effectués sur banc d'essais à Vitry et simulant une vitesse de 300 km/h, ont permis de définir la qualité de la graisse et de fixer la quantité de celle-ci. Chaque corps de boîte comporte un crochet qui permait de lier le bogie à la caisse en cas de levage.

Les bogies possèdent également les équipements suivants :

  • Un détecteur de boîte chaude sur toutes les boîtes d'essieux
  • Deux détecteurs de température sur chaque carter d'engrenages au droit des paliers de roue dentée principale
  • Un détecteur de vitesse sur toutes les roues dentées principales sur essieux pour la commande du dispositif d'anti-enrayage
  • Deux manomètres de pression d'huile délivrée par les cylindres oléopneumatiques de frein (un par essieu)
  • Un contacteur de sécurité de la suspension pneumatique secondaire (un par coussin)
  • Un détecteur de vitesse sur l'une des roues dentées principales des bogies extrêmes pour détecter les patinages éventuels
  • Un capteur électronique sur l'un des pignons moteurs des bogies extrêmes ou un transmetteur sur l'extrémité d'un des essieux des bogies extrêmes, pour l'indication de vitesse
  • Un dispositif de retour de courant sur l'extrémité d'un des essieux de chaque bogie extrême pour protéger les roulements des courants parasites
  • Une brosse de contact unifiée fixée sur l'un des moteurs de traction des bogies extrêmes
  • Des capteurs à l'avant de chaque bogie extrême pour le cab-signal.

Suspensions[modifier | modifier le code]

Suspension verticale[modifier | modifier le code]

Elle comporte deux étages pour chaque bogie :

L'étage primaire[modifier | modifier le code]

Il est constitué par huit groupes de ressorts hélicoïdaux qui reposent sur les consoles de boîtes d'essieux et montés en série avec des appuis caoutchouc destinés à isoler les caisses des vibrations sonores. Quatre amortisseurs hydrauliques de galop complètent cet ensemble.

L'étage secondaire[modifier | modifier le code]

Il est constitué par deux ressorts pneumatiques placés à un niveau élevé afin de réduire l'effet de gîte lors des passages en courbe avec une insuffisance de dévers. Ces ressorts, disposés de part et d'autre du bogie, reposent sur un sommier placé sur la suspension transversale. Ils sont alimentés en air comprimé par une valve de nivellement et dont le rôle est de contrôler la hauteur recommandée pour obtenir leur fonctionnement correct quelle que soit la charge. Ils sont également reliés à un réservoir auxiliaire et dont le volume est déterminé en fonction de la charge et de la flexibilité. Les circuits pneumatiques des deux ressorts sont reliés entre eux par une valve différentielle dont le but est d'assurer un affaissement vertical de la caisse sur les butées caoutchouc en cas d'avarie de l'un d'eux.

Suspension transversale[modifier | modifier le code]

Elle est réalisée par 4 sandwiches métal-caoutchouc Kleber-Colombes placés par groupes de deux. La raideur transversale correspond à celle d'un pendule donnant une période d'oscillation d'une fréquence de 0,8 Hz. La déformation en cisaillement des sandwiches permet en outre, la rotation caisse/bogie. Deux bielles d'asservissement par sommier obligent les ressorts pneumatiques à ne travailler que verticalement. Deux butées transversales progressives limitent le déplacement total caisse/bogie à plus ou moins 80 mm. Un amortisseur hydraulique des mouvements transversaux est disposé entre chaque bogie et l'anneau d'intercirculation. L'amortissement des mouvements de lacet est lui assuré par des amortisseurs intégrés au dispositif d'inscription géométrique

Partie électrique[8][modifier | modifier le code]

Transmission électrique[modifier | modifier le code]

Celle-ci est du type triphasé continu. Afin d'éviter qu'un incident ne paralyse la rame, les circuits de puissance et auxiliaires sont divisés de manière à former deux demi-rames autonomes. Cependant, en mode secours, il est possible d'alimenter l'ensemble des auxiliaires à partir d'une des motrices. Les circuits de commande et de contrôle sont eux séparés par demi-rame dans le cas général, mais ils sont doublés par une commande de secours dans le cas contraire.

Chaque groupe bi-TURMO entraîne, par l'intermédiaire d'un réducteur, un générateur Alsthom qui comporte deux alternateurs triphasés disposés sur le même arbre. L'alternateur principal de type AT 9 alimente, par l'intermédiaire d'un pont redresseur de 24 diodes, les 6 moteurs de traction branchés en parallèle et l'alternateur auxiliaire de type AT 10 alimente un réseau 380/220 V / 400 Hz qui fournit la totalité de l'énergie auxiliaire nécessaire (climatisation, air comprimé, éclairage, charge batterie, excitation des alternateurs, groupes électro-pompes à combustible...).

La transmission est prévue pour 1250 kW par turbine, ce qui ménage une certaine marge d'augmentation de la puissance unitaire des turbomoteurs, Le régime continu est défini à 200 km/h. Il n'est non plus pas nécessaire de shunter les moteurs de traction pour transmettre la totalité de la puissance jusqu'à la vitesse maximale (300 km/h), ce qui apporte une simplification importante.

La fréquence de 400 hertz pour l'alimentation du réseau auxiliaire a été choisie pour l'allègement dans la construction de l’alternateur et des moteurs auxiliaires. Pour exemple : les moteurs de l'équipement de climatisation ont une masse unitaire de 115 kg pour une puissance de 44 kW alors qu'en courant alternatif 50 hertz leur masse serait de 250 kg environ. Ce choix a aussi permis de grouper dans une même carcasse les alternateurs principal et auxiliaire, la vitesse de 4000 tr/min étant voisine de l'optimum quant au dimensionnement de l'alternateur principal. Cette disposition, qui réduit les masses, est par ailleurs très favorable du point de vue installation car elle supprime les problèmes d'entraînement de l'alternateur auxiliaire.

Alternateur principal AT 9[modifier | modifier le code]

C'est un alternateur à 6 pôles.

La ventilation du rotor, distincte de celle du stator, est assurée par un ventilateur centrifuge aspirant, sous le bobinage des encoches, l'air pris au niveau du générateur auxiliaire. L'intensité d'excitation maximale est de l'ordre de 300 ampères. Celle-ci est fournie au travers d'un transformateur et d'un pont mixte (thyristors + diodes) par le biais du réseau auxiliaire.

Le stator est réalisé par empilage, dans une virole, de tôles vernissées tenues aux extrémités par des anneaux de serrage. Les sections sont logées dans des encoches profondes de façon à réduire les courants de défauts subtransitoires. Le bobinage avec couplage en étoile est du type imbriqué. Le refroidissement est assuré par un ventilateur hélicoïde soufflant à travers le stator.

Alternateur auxiliaire AT 10[modifier | modifier le code]

Il est défini pour débiter 225 kW avec un cosinus φ de 0,8 et est de conception classique. Sa masse totale est de 3240 kg.

Le rotor comporte 12 pôles rapportés sur l'arbre par queue d'aronde et clavetage. Les bobines sont calées latéralement dans leurs parties médianes. Il est refroidi par l'air aspiré par le rotor de l'alternateur principal. Il est auto-excité (excitation contrôlée, comme pour l'alternateur principal, par un pont mixte thyristors + diodes). Sa tension est régulée à plus ou moins 1 % et cela quelle que soit la charge.

Les deux alternateurs A T 9 et 10 sont isolés classe H, à l'exception du rotor AT 10 isolé classe F.

Bloc redresseur principal[modifier | modifier le code]

Il est constitué de 24 diodes de type 984 - ZZD (2400 V - 500 A) montées en pont de Graetz (4 diodes en parallèle par bras) et il est ventilé par l'air aspiré des alternateurs AT 9 et 10. Sa masse est de 320 kg.

Moteurs de traction TAO 670[modifier | modifier le code]

La masse d'un moteur est de 1235 kg (1465 kg avec le frein à courants de Foucault).

Il s'agit de moteurs à carcasses feuilletées, compensés, isolés classe H et auto-ventilés et dont I'isolement à la masse est capable de 1500 V.

En bout de chaque moteur, un dispositif à courants de Foucault TELMA, type FOCAL 205, dérivé d'un type d'utilisation courante sur le matériel routier, assure un freinage d'appoint qui s'ajoute à l'effet des autres modes de freinage. Les freins TELMA excités à demi-puissance fournissent 3,3 tonnes de retenue pour la rame. Par contre, si le freinage rhéostatique d'une demi-rame serait accidentellement hors service, un freinage supplémentaire serait obtenu par excitation à pleine puissance des freins TELMA de la demi-rame intéressée, ajoutant ainsi un effort de retenue de 2,5 tonnes.

Appareillage électrique[modifier | modifier le code]

Batteries[modifier | modifier le code]

Chaque remorque comporte une batterie 72 V de 48 éléments du type 500 MH VO. Elle est chargée à partir du réseau 220 V/400 Hz par un transformateur triphasé et un redresseur. Chaque motrice est équipée d'une batterie 24 V de 20 éléments du type GP 850. Elle est chargée par une dynastar du groupe bi-TURMO.

Moteurs auxiliaires[modifier | modifier le code]

D'une manière générale, la présence du réseau alternatif triphasé a permis de supprimer passablement les moteurs à collecteurs. Chaque compresseur est entraîné par un moteur asynchrone à cage. Le démarrage des moteurs est direct. mais le démarrage du deuxième compresseur est retardé de 8 secondes par rapport au premier pour limiter la perturbation du réseau 400 Hz. La puissance de chaque moteur est de 13 kW. Chaque climatiseur est entraîné par un moteur asynchrone à cage de 46 kW, démarré sur couplage étoile avec passage automatique en couplage triangle en dix secondes environ. La pompe à combustible PSP est entraînée par un moteur à courant continu 72 V et celle du combustible diesel par un moteur asynchrone 200 V entre phases d'un type couramment utilisé pour le matériel aéronautique.

Appareillage électronique[modifier | modifier le code]

Dans chaque motrice, cet appareillage est monté dans des tiroirs standards ce qui a grandement facilité les problèmes d'installation.

Le bloc d'appareillage[modifier | modifier le code]

Il possède :

  • 5 tiroirs pour l'électronique Westinghouse chargée, à partir des informations fournies par les détecteurs COTEP de chaque essieu, de fournir les seuils de vitesse 180, 120, 40 et critères de roulement (V < 10 km/h), nécessaires pour réaliser le programme de freinage, et les tops de patinage et d'enrayage des essieux
  • 1 tiroir pour l'électronique ECME chargée de délivrer les informations de sous-vitesse, sur-vitesse et la température de chaque turbine
  • 3 tiroirs pour l'électronique Alsthom chargée de réguler l'excitation des alternateurs principaux (2 tiroirs) et auxiliaire (1 tiroir)
  • 1 alimentation stabilisée Faiveley type ALFA qui alimente les 4 derniers tiroirs
L'armoire « Sécurité »[modifier | modifier le code]

Elle est située à l'arrière de la motrice et possède :

  • 1 tiroir pour le dispositif de Vacma
  • 2 tiroirs pour le dispositif de pré-annonce
  • 1 tiroir pour le dispositif enregistreur-indicateur de vitesse et de répétition des signaux
  • 4 tiroirs pour la répétition des signaux à bord
  • 2 tiroirs pour la commande automatique des freins

Par souci de sécurité et également pour des raisons de puissance, ces 10 tiroirs sont alimentés au choix par l'une ou l'autre des deux alimentations stabilisées montées dans cette armoire.

Chaque remorque voyageurs comporte 2 tiroirs et demi d'électronique Westinghouse pour fournir les seuils de vitesse et les tops de patinage et d'enrayage des essieux d'un bogie.

Appareillage électromécanique[modifier | modifier le code]

Dans chaque motrice, il est groupé dans le bloc d'appareillage et comprend essentiellement :

  • les contacteurs de ligne et de freinage
  • les commutateurs d'inversion et de freinage
  • les contacteurs basse tension des freins Telma et des patins électromagnétiques
  • le contacteur d'alimentation du réseau 400 Hz
  • les relais de contrôle
  • les relais de mesure servo-contact
  • les transformateurs, redresseurs et redresseurs contrôlés
  • les transducteurs de courant
  • l'appareillage de contrôle des boîtes chaudes
  • l'appareillage de démarrage des bi-TURMO et de régulation 24 V
  • le sectionneur de batterie (72 et 24 V), ...

L'appareillage des remorques est monté sous la caisse dans des coffres fermés et ventilés par l'air climatisé sortant des caisses et comportent :

  • l'appareillage de contrôle d'un bogie à l'exception des contacteurs et des relais de mesure
  • l'appareillage du groupe de climatisation
  • l'appareillage relatif à la charge batterie, à l'éclairage et aux diverses servitudes (fermeture des portes, chauffe-eau, ...).

La remorque centrale n'a pas d'appareillage relatif à la traction et à la charge batterie.

Le poste de conduite[modifier | modifier le code]

Il est mis en service par deux clés. Celle de la boîte à leviers et celle du manipulateur de freinage. La mise en service de la boîte à leviers déverrouille le levier de commande de l'inverseur qui, à son tour, lorsqu'il est en position « avant » ou « arrière », déverrouille le manipulateur de traction.

Le manipulateur de traction a une position 0 crantée et une plage sans crans marqués. Le déplacement de la manette par éloignement du zéro correspond à une augmentation continue de l'affiche d'excitation des alternateurs principaux.

Dans chaque cabine de conduite est disposé, sur la paroi arrière, un panneau de contrôle permettant :

  • le lancement et l'arrêt du bi-TURMO local
  • le contrôle des divers paramètres (NGG -NTL -T4, etc.) du bi-TURMO
  • la signalisation, par stop-circults, des défauts thermiques ou électriques de la rame
  • l'isolement :
    • des moteurs d'un bogie de n'importe quelle demi-rame
    • d'un turbomoteur de n'importe quelle demi-rame
    • de l'alternateur auxiliaire de l'une ou l'autre demi-rame
    • du relais Qc de n'importe quelle demi-rame
    • des patins EM et des Telma d'un bogie de la motrice
  • le groupement des fusibles de la motrice, excepté ceux des circuits de sécurité.

Sonorisation[modifier | modifier le code]

Celle-ci permet la diffusion d'informations parlées ou de musique dans les trois remorques. Les émissions de longue durée par pick-up ou lecture de bandes magnétiques s'effectuent à partir des motrices. Dans chaque remorque se trouve un atténuateur qui permet de régler l'intensité de l'audition. Les informations parlées peuvent être émises à partir de chaque véhicule (micro sur tableau d'appareillage pour les remorques). Elles sont prioritaires sur les émissions de longue durée et annulent les effets éventuels des atténuateurs. Depuis n'importe quel poste, un interphone permet d'appeler et de parler avec tous les postes de conduite ou avec la remorque laboratoire.

Installation radio[modifier | modifier le code]

Elle permet d'établir une liaison phonique entre la rame et un poste de commandement situé à terre.

Eclairage remorque 1re classe[modifier | modifier le code]

La commande de l'éclairage général s'effectue à partir des cabines de conduite.

Plate-forme et couloirs[modifier | modifier le code]

L'éclairage est obtenu par des plafonniers carrés légèrement en saillie. Chaque plafonnier comporte deux tubes fluorescents alimentés par le réseau 220 V/400 Hz et un tube fluorescent alimenté par le réseau de batterie 72 V par l'intermédiaire d'un convertisseur individuel assurant l'éclairage de secours. L'éclairage des marchepieds est lui complété par une lampe à incandescence incorporée à l'un des montants de chaque porte.

Anneaux d'intercirculation[modifier | modifier le code]

L'éclairage est obtenu par des plafonniers rectangulaires légèrement en saillie. Chaque plafonnier comporte deux tubes fluorescents, alimentés par le réseau 220 V/400 Hz.

Cabinet de toilette[modifier | modifier le code]

L'éclairage général et de secours est obtenu par une lampe à incandescence encastrée dans le plafond. Deux appliques verticales, de part et d'autre du miroir, assurent en un éclairage d'appoint.

Compartiment voyageurs[modifier | modifier le code]

L'éclairage d'ambiance du compartiment est réalisé par une vasque centrale disposée au plafond. Cette vasque assure un éclairage indirect, par deux rangées de tubes fluorescents alimentés par le réseau 220 V/400 Hz et un éclairage direct doux et coloré par douze lampes à incandescence, alimentées par le réseau batterie 72 V. Un certain nombre de points lumineux agrémentent par ailleurs, le dessous de la vasque. Ils sont obtenus par des pavés translucides placés au droit des tubes. Sous les porte-bagages se trouve un éclairage d'appoint individuel à flux dirigé et à commande personnelle est à la disposition des voyageurs. L'éclairage de secours est obtenu par les douze lampes de la vasque dont on augmente la tension d'alimentation.

Eclairage remorque 2e classe[modifier | modifier le code]

Les éclairages de la plate-forme, des couloirs, des anneaux d'intercirculation et des cabinets de toilette sont identiques à ceux de la remorque 1re classe.

Compartiment voyageurs[modifier | modifier le code]

L'éclairage du compartiment est réalisé par une vasque centrale disposée au plafond. Cette vasque comporte deux rangées de tubes fluorescents assurant à la fois un éclairage indirect par le plafond, et un éclairage direct grâce à un certain nombre de pavés translucides. Afin d'assurer l'éclairage de secours, un tube sur quatre est alimenté par le réseau batterie 72 V, par l'intermédiaire d'un convertisseur individuel. Les autres tubes sont, comme sur la voiture Ire classe, alimentés par le réseau 220 V/400 Hz.

Equipement de freinage[9][modifier | modifier le code]

La rame dispose de quatre types de freins :

  • Pour le rhéostatique : le moteur de traction de chaque essieu,
  • Pour le frein à courants de Foucault : un dispositif Telma monté en bout d'arbre de chaque moteur de traction,
  • Pour le frein oléopneumatique : quatre blocs hydrauliques (1 par roue) solidaires de la traverse centrale du châssis du bogie, actionnant chacun deux semelles fonte agissant d'un seul côté de la roue intéressée; chaque bloc est muni d'un dispositif de rattrapage automatique de jeu. L'ensemble de ces blocs est commandé par deux cylindres oléopneumatiques (1 par essieu) fixés également sur le châssis de bogie,
  • Pour le frein d'urgence : deux patins électromagnétiques sans entretoises, du type KNORR, suspendus chacun au châssis du bogie par deux cylindres pneumatiques,
  • Pour le maintien à l'arrêt de la rame : un frein d'immobilisation comportant une boîte à ressorts par bogie agissant sur le circuit hydraulique d'un seul essieu par bogie. Le dispositif automatique se substitue au frein automatique lors des arrêts prolongés et affranchit le conducteur de toute manœuvre particulière.

Frein rhéostatique[modifier | modifier le code]

Un rhéostat logé dans le bloc électrique de chaque motrice assure le freinage des six moteurs d'une demi-rame. Il se compose de 3 travées comportant chacune deux résistances séparées (une par moteur. Chaque travée est ventilée par un groupe moteur-ventilateur alimenté par une partie de la tension d'une des résistances.

Un cran d'adaptation permet le court-circuit d'une partie de chaque résistance par contacteurs TCP. On maintient ainsi l'efficacité du freinage rhéostatique dans une plage de vitesse suffisante pour l'obtention de la distance d'arrêt imposée pour la Tame. La valeur d'une résistance à chaud est de 0,97 ohm (0,61 ohm après fermeture du cran d'adaptation) et le débit d'air par travée de 2,5 m³/s environ.

Frein à courants de Foucault rotatif (Telma)[modifier | modifier le code]

Uzu-brake.JPG

Normalement, il n'est fait appel qu'à la moitié de l'effort maximal susceptible d'être développé par ce frein. Ce n'est qu'en cas de défaillance du frein rhéostatique que le frein à courants de Foucault produit son effort maximal. Un essai préalable réalisé sur une automotrice électrique a montré que ce frein s'adaptait bien au service ferroviaire.

Frein à sabots[modifier | modifier le code]

La production de l'air comprimé nécessaire à l'alimentation des circuits de freinage et des circuits des servitudes est fournie par deux compresseurs type 242 FRA entraînés par moteurs triphasés 400 Hz. Ces compresseurs sont disposés sous la remorque laboratoire. L'air comprimé délivré par chaque distributeur de frein (1 par bogie) est appliqué à deux maîtres-cylindres oléopneumatiques par l'intermédiaire d'un relais de substitution piloté par une électrovalve (discrimination de l'effort en fonction de la vitesse). Chaque roue est freinée à l'aide de deux semelles en fonte, appliquées par un bloc hydraulique. Ce dernier comporte un dispositif permettant de conserver un jeu constant entre semelle et table de roulement.

Frein électromagnétique[modifier | modifier le code]

Frein magnétique relâché
Frein magnétique appliqué

L'équipement comporte deux patins par bogie. Dès que la dépression dans la conduite générale atteint 2 bars, un manostat provoque la mise sous tension d'une électrovalve qui pilote pneumatiquement un relais d'alimentation des cylindres de relevage. La pression dans ces cylindres agit sur un manostat qui commande l'appareillage de mise sous tension des patins; ce dernier manostat est réglé de manière que la mise sous tension des patins n'intervienne que lorsque ceux-ci sont appliqués sur les rails. Du fait de l'impossibilité de monter le dispositif habituel d'entretoisement des patins, il a été nécessaire de mettre au point un nouveau mode de guidage de ceux-ci.

Frein d'immobilisation[modifier | modifier le code]

En service, la pression du réservoir auxiliaire (ou du réservoir principal en cas d'isolement du bogie) neutralise l'effet d'un ressort. En cas de disparition de cette pression (diminution ou disparition consécutive de la pression dans les cylindres de frein), le ressort est partiellement ou totalement libéré; l' effort résultant est alors appliqué à l'étage hydraulique du maître-cylindre. En vue de faciliter l'entretien, chaque boîte à ressort peut être verrouillée mécaniquement (remplacement de semelles de frein,. manutention de bogies, ...).

Anti-enrayeurs[modifier | modifier le code]

Le contrôle de la vitesse instantanée s'opère à l'aide de roues dentées et de capteurs. Un appareillage électronique analyse en permanence l'information de vitesse et la convertit en valeur de décélération instantanée. Dès que cette dernière dépasse le seuil fixé, l'appareillage délivre un signal au circuit qui commande la réduction des efforts retardateurs. Chaque coffret d'appareillage électronique possède un système qui permet le contrôle à poste fixe du dispositif

Commandes des freins[modifier | modifier le code]

Le manipulateur de freinage comporte 8 positions :

  • Isolement
  • Neutre
  • Service (marche)
  • Cinq crans de freinage dont le dernier correspond au freinage d'urgence.

La manœuvre de ce manipulateur provoque la mise sous tension de l'appareillage de mise en action des freins rhéostatique et à courants de Foucault, mais celles des électrovalves du dispositif réglant la pression dans la conduite générale.

Le freinage de service est commandé par un manipulateur fournissant :

  • Des informations électriques pour la mise en oeuvre des freins rhéostatique et rotatif à courants de Foucault
  • Des informations pneumatiques (dépression dans la conduite générale), pour la mise en reuvre du frein à sabots, par dispositif de contrôle automatique du freinage

Les freinages d'urgence peuvent être déclenchés par le manipulateur, par bouton-poussoir d'urgence (sur chaque pupitre), par le dispositif VACMA (1 par dispositif d'alarme à disposition des voyageurs), par le dispositif de contrôle automatique du freinage. Dans tous les cas, la vidange de la conduite générale déclenchant la mise en action de tous les systèmes de freinage avec le maximum d'efficacité.

Climatisation[10][modifier | modifier le code]

La climatisation est réalisée à l'aide d'équipements de type aéronautique ABG-SEMCA qui n'utilisent que l'air comme agent d'échange de température. Le système présente un certain nombre de caractéristiques favorables: une masse et un encombrement faibles, une vitesse d'air importante permettant d'utiliser des gaines de distribution de faible diamètre et la possibilité d'une mise en température des compartiments en un temps plus court. Chaque ensemble comprend :

  • Un compresseur avec son moteur d'entraînement,
  • Un groupe refroidisseur,
  • Un extracteur d'eau,
  • Des organes de commande, de contrôle et de régulation.

Le compresseur[modifier | modifier le code]

Il est du type centrifuge et est entraîné par un moteur asynchrone 400 Hz, tournant à une vitesse de 12000 tours par minute. Sa roue tourne, grâce à un multiplicateur interne au compresseur, à la vitesse de 42540 tours par minute. Le débit d'air de l'appareil est maintenu à une valeur constante à l'aide d'un dispositif de régulation utilisant l'huile de graissage du compresseur comme agent moteur.

Le groupe refroidisseur[modifier | modifier le code]

Il comprend un échangeur de chaleur air-air, un groupe turbo-réfrigérateur, dont la turbine, tournant à une vitesse 36 000 tours par minute, entraîne un ventilateur destiné à assurer la circulation de l'air de refroidissement dans l'échangeur de chaleur air-air.

L'extracteur d'eau[modifier | modifier le code]

Il est du type à tamis textile et il permet de retenir et d'évacuer une partie de l'eau contenue, sous forme de fines gouttelettes, dans l'air sortant du refroidisseur.

Commande et contrôle[modifier | modifier le code]

Les organes de commande et de contrôle assurent la régulation de température dans l'enceinte à climatiser et la sécurité de fonctionnement de l'installation. La régulation de température est réalisée par des vannes, sous la dépendance de thermostats et d'un sélecteur de température, dosant le mélange air chaud / air froid à diffuser dans l'enceinte à climatiser. Ces organes sont du type pneumatique. Le dispositif électrique de sécurité provoque l'arrêt de l'installation en cas d'élévation anormale de la température d'air pulsé ou d'un manque de pression d'huile au compresseur

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

L'air aspiré par le compresseur est comprimé et, de ce fait, échauffé puis refoulé vers le circuit d'utilisation par deux circuits distincts.

  • Un premier circuit direct dirige l'air chaud vers le mélangeur précédant l'enceinte à climatiser.
  • Un deuxième circuit dirige l'air chaud vers le groupe refroidisseur. Cet air traverse d'abord l'échangeur de chaleur où il cède une partie de ses calories à l'air extérieur de refroidissement. Puis, il se détend dans le groupe turbo-réfrigérateur où il achève de se refroidir. Pour éviter tout givrage de l'installation, une vanne à ouverture progressive, commandée par un thermostat, assure le by-passage d'une partie de l'air qui, prélevé à l'entrée du groupe refroidisseur, est réinjecté avant l'extracteur d'eau. De ce fait, l'air refroidi ne peut pas descendre en-dessous d'une température de + 5°C. Cet air refroidi est déshumidifié par l'extracteur d'eau, puis mélangé à l'air chaud du circuit direct avant d'être introduit dans l'enceinte à climatiser.

La régulation de température est obtenue par le dosage du mélange air chaud / air froid introduit dans la caisse. Ce dosage est réalisé par la vanne à ouverture progressive, sous la dépendance du thermostat d'ambiance et du sélecteur de température. Pour accélérer le préchauffage, un thermostat assure la fermeture de la vanne tout ou rien sur la dérivation vers le groupe refroidisseur. Dans ce cas, la totalité de l'air chaud est envoyée dans le compartiment voyageurs.

Protection incendie[modifier | modifier le code]

La protection générale contre l'incendie de la rame est assurée par 8 extincteurs à eau pulvérisée et par quatre extincteurs à poudre de 2 kg répartis dans les cabines de conduite et les compartiments à bagages. En outre, les compartiments turbines, qui sont les plus vulnérables, comportent un équipement de détection et de protection particulier : Chaque turbomoteur est équipé de détecteurs à bilames répartis aux points sensibles. Le fonctionnement d'un détecteur provoque alors l'arrêt immédiat du groupe bi-TURMO correspondant, la fermeture d'une vanne coupe-feu et le clignotement d'une lampe de signalisation sur les pupitres de conduite.

La protection proprement dite est assurée par la diffusion, à l'intérieur du compartiment, d'un produit extincteur, HALOGÈNE 12 BI, qui est stocké dans quatre bouteilles de 10 kg chacune. L'ouverture des bouteilles est commandée à distance. Deux sont mises en œuvre simultanément au moyen de boutons-poussoirs placés sur les pupitres de conduite permettant de saturer le compartiment quelle que soit la vitesse de la rame. Les deux autres sont commandées indépendamment par des boutons-poussoirs placés dans le couloir et le compartiment à bagages de la motrice correspondante et permet de saturer le compartiment lorsque la rame est à l'arrêt.

Motrices conservées[modifier | modifier le code]

La motrice TDu 001 du TGV 001
  • La TDu 001 est exposée au bord de l'autoroute A4 à la sortie 50 pour Bischeim.
Bischheim (Bas-Rhin) 48° 36′ 53″ N 7° 43′ 38″ E / 48.614738, 7.727253 (T 001)
  • La TDu 002 est exposée au bord de l'autoroute A36 à la sortie 13 pour Belfort-Glacis du Château. La motrice porte les inscriptions « TGV.001 » et « BELFORT AUX ALSTHOMMES ».
Belfort (Territoire de Belfort) 47° 38′ 35″ N 6° 53′ 24″ E / 47.643025, 6.889865 (T 002)
  • A noter que les deux sorties d'autoroute mènent par ailleurs aux centres de maintenance SNCF de ces deux villes.

Modélisme ferroviaire[modifier | modifier le code]

Un seul fabriquant de modélisme ferroviaire a construit le TGV 001 en HO en 2011. Il s'agit de « Brassline Model Trains » et son prix avoisinait les 2200 euros[11]. A ce jour, ce modèle est épuisé. Cependant, quelques particuliers l'ont fabriqué artisanalement[12] [13]

Notes et références[modifier | modifier le code]

Annexes[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Vidéos[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

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Les coordonnées de cet article :

  • Laurent Thomas, Les Turbotrains sont orphelins : Adieu à Guy Senac, Revue Voies Ferrées, Presses et Editions Ferroviaires, Grenoble. 2011
  • André Rasserie - Laurent Thomas - José Banaudo - Guy Charmantier , Les Turbotrains Français,  éd. du Cabri, Breil-sur-Roya, 2002