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Avec près d’une trentaine de réseaux de tramway en France, le choix de la source d’énergie et d’alimentation est crucial pour tout nouveau projet ou lors du renouvellement du matériel roulant. L’électrification des lignes ferroviaires offre des avantages considérables en termes de réduction des émissions carbonées, d’amélioration des performances et des frais d’exploitation.
Plusieurs modes d’alimentation électrique se sont imposés, notamment la LAC (ligne aérienne de contact), l’APS (alimentation par le sol) et le biberonnage. Chaque fois que possible, la LAC est privilégiée pour sa facilité d’installation et son coût moins élevé. Cependant, l'alimentation par le sol (APS) offre une alternative intéressante, particulièrement dans les zones urbaines où l'esthétique est une priorité.
Quatre types d'alimentation électrique se sont imposés :
Les réseaux qui utilisent d’autres modes d’alimentation les réservent généralement à certaines sections en raison de leur coût plus élevé.
Inspiré des systèmes d'alimentation par « troisième rail » des métros, l'APS alimente les véhicules grâce à des segments de 11 mètres de long insérés dans le sol entre les rails de roulement. La mise sous tension de ces segments se fait automatiquement au passage du tramway, éliminant ainsi les risques pour les autres usagers.
Les tramways alimentés par APS peuvent facilement passer d’une alimentation par le sol à des lignes aériennes ou à des batteries de secours embarquées, garantissant un service ininterrompu sur des itinéraires variés. APS est disponible en deux versions : un modèle standard pour les climats tempérés et une version tropicalisée pour les conditions extrêmes.
En 2001, Bordeaux a relancé son tramway avec une partie du réseau alimentée par un patin logé sous les rames, en contact avec un rail électrifié par des coffrets électroniques. C’était l’APS, une première mondiale qui évitait de défigurer les quartiers anciens avec des lignes aériennes.
Cependant, l’APS a initialement souffert d’un manque de fiabilité, avec des coffrets fragiles et sensibles aux intempéries. Des années ont été nécessaires pour fiabiliser ce système, qui a ensuite été adopté par Tours, Orléans, Reims, Angers, Rio, Dubaï et Sydney.
Aujourd’hui, le réseau TBM de Bordeaux affiche un taux de disponibilité de 96 %. Les pannes techniques liées à l’APS ne représentent que 4 % des causes d’indisponibilité. Des tests sont en cours pour de nouveaux boîtiers APS, plus fiables, qui seront prioritairement installés dans les zones les plus sollicitées.
Une analyse approfondie du réseau a permis d'identifier les principaux points faibles. 65% des interruptions de service sont causées par des facteurs externes, comme des manifestations ou des obstacles sur la voie. Le deuxième motif d’arrêt du réseau tram vise des problématiques d'infrastructure (rail abîmé, problème de signalisation, coupure d'énergie…). Les lignes A et B restent particulièrement impactées par les problèmes d'alimentation par le sol.
Pour résoudre ce problème, 1 500 boitiers d’Alimentation Par le Sol vont être remplacés par Keolis par un modèle plus robuste. Les rails APS de 4 carrefours voisins seront repris à proximité du pont de pierre : Cour des aides - Porte Cailhau- Place Bir Hakeim - Rue des Allamandiers.
Ces travaux sont réalisés par ALSTOM et Chantiers d’Aquitaine. 92 actions ont été identifiées pour sécuriser l’infrastructure, 19 sont déjà en cours de réalisation.
Le réseau de tramway d’Orléans dessert le centre-ville et cinq communes de son agglomération. Lors de son ouverture en 2000, il disposait de la plus longue ligne de tramway de France. En 2012, Orléans s’est dotée d’une seconde ligne, portant le réseau à 29 km.
La ligne B du tram d’Orléans, inaugurée en 2012, ne dispose pas de caténaire et est alimentée par le sol (APS). Cette ligne Est-Ouest relie La Chapelle-Saint-Mesmin à Saint-Jean-de-Braye en passant par le centre-ville d’Orléans, avec près de 12 km et 25 stations.
Le surcoût de l’APS est de l’ordre de 2,5 millions d’euros par kilomètre et de 50 000 € par rame, par rapport à l’alimentation par ligne aérienne de contact. Ce surcoût s’ajoute au coût de construction du kilomètre de tramway, qui varie de 150 à 300 millions d’euros.
La principale raison d'utiliser ce système est esthétique : le paysage et son patrimoine sont préservés. En effet, l'alimentation par lignes aériennes de contact nécessite des poteaux ou des ancrages en façade qui sont parfois malvenus, notamment dans les quartiers historiques tels que le centre de Bordeaux. Mais il y a aussi des raisons purement pratiques : l'accès des pompiers peut être entravé par les lignes aériennes, de même pour la maintenance de l'éclairage public ou les convois exceptionnels.
Avec le système d'alimentation par le sol (brevet Innorail), l'alimentation est réalisée par un 3ème rail encastré au milieu des voies, l'énergie électrique (750 V) étant captée par l'intermédiaire de deux frotteurs situés sous et au milieu de la rame. Ce rail est constitué par des segments de 8 m séparés par des joints isolants de 3 m. Chaque segment est contrôlé par des coffrets d'alimentation, disposés dans l'entrevoie tous les 22 m. Une antenne proche des frotteurs permet aux coffrets de détecter la présence du tramway : C'est alors et alors seulement que le segment concerné se met sous tension.
Vincent Bolloré a présenté un prototype de tramway électrique alimenté par des super-condensateurs, permettant de s'affranchir des câbles aériens et des systèmes d'alimentation par le sol. Cette technologie réduit les coûts d'infrastructure, avec des installations énergétiques concentrées dans les stations.
La société française a présenté un prototype de l'engin, ressemblant à un microbus, équipé d'un système de propulsion électrique alimenté par des super-condensateurs (voir encadré). Cette technologie permet de stocker une quantité d'électricité suffisante pour parcourir la distance séparant deux stations, soit environ 1,5 km au maximum. Une fois à l'arrêt, le véhicule se recharge tandis que les passagers descendent et montent. La solution permet donc de s'affranchir des câbles d'alimentation aériens (caténaires) et des complexes systèmes d'alimentation par le sol (troisième rail comme le Citadis APS). Autre avantage : le coût de cette infrastructure est réduit au minimum. Seules les stations, produites par Automatic Systems (une filiale à 100 % du groupe Bolloré) comportent des installations énergétiques et nécessitent des travaux de terrassement.
« SNCF Réseau a confié à SYSTRA les travaux d’électrification de la ligne Gretz-Troyes, dont l’un des objectifs est de réduire les émissions de gaz à effet de serre pour répondre aux enjeux environnementaux. Le mode de traction sur la ligne C sera le même que sur les lignes A et B. Les lignes aériennes de contact (LAC) transportent le courant nécessaire au déplacement du tramway. Il s'agit de câbles électriques soutenus par des poteaux disposés le long de la plateforme du tramway. Le pantographe, dispositif articulé situé au-dessus du tramway, est en contact continu avec ces câbles qui l'alimentent en électricité.
Chiffres clés :
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