Petite révolution dans les caténaires ferroviaires

Le projet ACCUM mené depuis près de 10 ans entre la SNCF, Stratiforme Industries, le Centre d’Essais Ferroviaires de Valenciennes et IMT Lille Douai a permis de développer un nouveau système d’armement des caténaires ferroviaires. Cette avancée constitue un changement majeur dans ce domaine où le matériel a peu évolué depuis 50 ans.

S’il fallait dessiner un train en pleine course sur sa voie, il y a fort à parier que peu de monde penserait à représenter les poteaux sur le bord de la ligne. Pourtant, ces supports verticaux sont présents tous les 20 à 60 mètres sur les lignes ferroviaires électrifiées. Ils sont essentiels pour soutenir les caténaires qui assurent l’alimentation électrique des trains. La partie située à leur sommet, chargée de porter les câbles, a un rôle particulièrement crucial. Il s’agit du système d’armement, et il doit à la fois maintenir le fil conducteur à une hauteur constante au centimètre près (pour les lignes à grande vitesse), supporter les contraintes mécaniques importantes qui découlent des tensions appliquées sur les câbles, et garantir l’isolation électrique entre le câble et le poteau.

Un armement caténaire classique est constitué de nombreuses pièces longues à assembler.

Le système d’armement caténaire est un équipement si sensible qu’il n’a quasiment pas évolué depuis un demi-siècle. Composé d’une centaine de pièces assemblées pour former une tubulure métallique en triangle, les armements actuels sont un véritable puzzle à monter et à régler. « Parce que les efforts sont triangulés sur la structure, dès qu’un réglage est changé à un endroit du système, tout est décalé, et il faut tout régler à nouveau » explique Patrice Hulot. Ingénieur à IMT Lille Douai, il contribue au projet ACCUM^[1], qui vise à simplifier les armements caténaires.

Les armements caténaires ACCUM sont en composites, et bien plus simples à monter pour les opérateurs.

Ce projet de modernisation est mené depuis une dizaine d’années en collaboration avec la SNCF et Stratiforme, société spécialisée en matériaux composites. En 2019, il a abouti à l’installation de 50 prototypes sur des lignes de test du Centre d’Essais Ferroviaires (CEF), puis à des installations sur lignes commerciales. Il s’agit ainsi d’une révolution pour les lignes SNCF, et les opérateurs caténaires voient ce système modifié en profondeur pour la première fois depuis 50 ans.

Un système d’armement caténaire universel

Le tour de force des nouveaux armements du projet ACCUM est de n’être composé que d’un nombre limité de pièces à assembler sur place. « Tout est livré pré-monté à hauteur de 80 % » précise David Cnockaert, chef de projet à Stratiforme. « Et ces composants finaux à assembler permettent de couvrir l’ensemble des différentes configurations selon les poteaux et les variantes de voies. » De plus, ce nouvel armement peut être déployé aussi bien sur les lignes alimentées en 1 500 volts que celles en 25 000 volts. Cette flexibilité du système lui vaut ainsi d’être qualifié d’universel, car adaptable à tous les types d’électrification. D’où son nom : ACCUM pour « armement caténaire composite universel multi-tension ».

Les premières installations ont montré une facilité d’assemblage par rapport aux systèmes précédents, le gain majeur reposant sur le réglage et les travaux de finition, qui dans certains cas représentent jusqu’à 50% du temps total des travaux de mise en œuvre ou de remplacement des armements. Ceci permet de réduire d’autant les temps de pose, et donc d’augmenter significativement la disponibilité des voies lors de chantiers de régénération, ou de diminuer les coûts d’installation et la durée de chantier de nouvelles lignes. Ces résultats sont d’autant plus satisfaisants qu’il s’agit des premiers : « Sur les anciens systèmes, les opérateurs ont des décennies d’expérience et d’optimisation de l’installation, donc il est clair que l’installation des nouveaux armements sera encore accélérée dans les mois et années à venir » souligne Patrice Hulot.

Cette innovation est saluée par le milieu professionnel. Elle a notamment valu au projet d’être récompensé lors du JEC World en mars dernier — le rendez-vous mondial des matériaux composites — par un Innovation Award. Il faut dire que si le déploiement du nouvel armement caténaire reste pour l’instant cantonné aux lignes françaises, les perspectives sont internationales pour cette petite révolution du matériel ferroviaire. La SNCF est en effet un des référents de la grande vitesse dans le monde, qu’il s’agisse du matériel roulant ou de l’infrastructure. Les concurrents scrutent donc avec attention les développements du domaine. Japon ou Afrique du Nord pourraient ainsi figurer rapidement dans la liste des marchés futurs pour l’armement caténaire universel en composites.

^[1] Projet FUI ACCUM, co-financé par BPI France et la Région Hauts-de-France et labellisé par le pôle de compétitivité i-TRANS. Pilote : Stratiforme. Partenaires : IMT Lille Douai, ARMINES, Centre d’Essais Ferroviaires (CEF) et SNCF Réseau.