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Sources : Wikipedia - Petite bibliothèque d'électricité pratique (De Graffigny)

Origine

Le tramway, véhicule de transport collectif à traction électrique circulant sur des rails, est une invention américaine. C'est le New-Yorkais John Stephenson qui, en 1832, construit la première ligne tirée à cheval, entre Manhattan et Harlem. Après avoir conquis de nombreuses villes dont la topographie était adaptée à son développement, la tramway a reculé face aux autres modes de transport avant de connaître un retour motivé par des considérations environnementales.

Tramway hippomobile prés de l'Opéra Garnier
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Tramway hippomobile avec impériale
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L'ancêtre du tramway, dont la traction s'effectuait grâce à des chevaux, est né vraisemblablement aux États-Unis, où une ligne régulière fonctionna entre le centre de New York et Harlem, dès 1832. Bien vite, la plupart des autres grandes villes américaines en furent dotées. Entre 1850 et 1870, ce tramway hippomobile s'exporta en Europe, s'installant dans les grandes capitales, de Copenhague à Genève et de La Haye à Budapest, en passant par Bruxelles, Berlin et Vienne. En 1853, lors de l'Exposition universelle, une ligne d'essai est présentée à Paris.

Tramway à vapeur
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Tramway à vapeur
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Après la guerre de 1870, le tramway - toujours hippomobile - s'implanta dans toutes les grandes villes, en France comme à l'étranger. Mais la traction animale se révéla très onéreuse car les compagnies devaient disposer d'une innombrable cavalerie. C'est pourquoi on mit en place des tramways tirés par une petite locomotive à vapeur, en particulier dans les zones suburbaines.

C'est à la fin du siècle que s'imposa le tramway électrique sous l'impulsion de l'ingénieur allemand Werner von Siemens, en Europe, et de l'industriel américain Frank Julian Sprague, en Amérique. Cette nouvelle technologie se répandit rapidement aux États-Unis, alors qu'en Europe deux décennies d'efforts furent nécessaires pour que les municipalités réticentes acceptent la prise de courant par ligne aérienne de contact. En France, les premières lignes de ce type fonctionnèrent à Clermont-Ferrand à partir de 1890, et à Marseille à partir de 1893. Dans les dernières années du siècle, l'électrification des réseaux de tramways s'opéra systématiquement dans toutes les villes concernées à l'exception de Paris, toujours hostile aux fils aériens.

Bordeaux

Jusqu'en 1765, la majorité des habitants de Bordeaux se déplaçaient à pied. L'utilisation des chevaux, calèche ou chaise à porteurs devait recevoir une autorisation royale. Une autorisation royale permet alors à Vital Muret de créer un service de louage de carrosse dans Bordeaux et sa banlieue au prix de 15 sols le trajet. C'est un échec commercial. Le flambeau est alors repris par M. du Hautoir qui obtient une concession pour 29 ans, le succès est alors au rendez-vous. En 1781, la municipalité autorise la libre concurrence, M. du Hautoir doit laisser la place à plusieurs sociétés.

La Compagnie générale des omnibus de Bordeaux (CGOB) est créée le 24 décembre 1859, chez Maitres Baron et Balesti-Marichon, notaires à Bordeaux. La création est approuvée par un décret impérial du 30 janvier 1860.

La ville de Bordeaux décida en 1859, de réunir les différentes sociétés d'omnibus de la ville. Le financier bordelais Pierre Debans sera un des acteurs de la création de la CGOB, en 1860. Il en devient administrateur.

La vitesse réduite est le point faible de l'omnibus. En 1872, il est alors décidé d'importer en France un mode de transport New-Yorkais : le « chemin de fer à traction de chevaux dit américain Traction hippomobile.
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». C'est le premier tramway, un omnibus mis sur des rails, ce qui lui permet de circuler plus vite (l'effort de roulement est divisé par trois) et assure un meilleur confort en évitant les cahots des pavé.

A l'origine, des capitaux britanniques
Une compagnie anglaise, "Tramways and General Networks", obtenait en 1879 la première concession de tramways à chevaux à voie normale. La mise en service sur les quais intervint le 4 mai 1880. Le succès fut tel que huit lignes furent construites en dix ans : en 1890, une nouvelle compagnie, toujours d'origine britannique, "Bordeaux Tramways and General Omnibus Company", gérait un réseau exploité à l'aide de 120 tramways et 137 omnibus, développé essentiellement sur la rive gauche entre la Garonne et les Boulevards Extérieurs. Franchissant le pont de Pierre, le réseau desservait déjà le quartier de Benauge.

Cependant, le développement des quartiers périphériques justifiait l’essor du tramway, qui tardait à être mis en œuvre par la compagnie britannique. En décembre 1893, une première ligne de tramway électrique fut mise en service par la Compagnie du Tramway de Bordeaux-Bouscat au Vigean, atteignant ensuite Eysines et Blanquefort. La compagnie créa ensuite les lignes de Caudéran, Mérignac et Saint Médard, mises en service en 1900. Parallèlement, la compagnie Bordeaux - Pessac ouvrait sa ligne dès 1896, et obtenait la desserte de Gradignan en 1901. Enfin, une troisième compagnie inaugurait en 1902 la desserte de Léognan. Contrairement aux lignes hippomobiles, ces nouveaux tramways électriques étaient établis à voie métrique.

Cet écartement fut également retenu pour une longue suburbaine de 32 km atteignant Cadillac, inaugurée en avril 1897, et un axe de 16 km rejoignant Camarsac ouvert en janvier 1900. Toutes deux recouraient à la traction vapeur. En revanche, la ligne de Beychac et Cailleau, exploitée à compter de 1908, adoptait la traction électrique.

Cet écartement fut également retenu pour une longue suburbaine de 32 km atteignant Cadillac, inaugurée en avril 1897, et un axe de 16 km rejoignant Camarsac ouvert en janvier 1900. Toutes deux recouraient à la traction vapeur. En revanche, la ligne de Beychac et Cailleau, exploitée à compter de 1908, adoptait la traction électrique.

La Ville reprend la main : création des TEOB
Le réseau urbain ne pouvait rester à l'écart de cette modernité et la Compagnie Française de Tramways Electriques et Omnibus de Bordeaux (TEOB) se substituait aux capitaux britanniques. Elle entreprit la modernisation du réseau par son électrification et la rénovation de voies à l'armement trop faible pour les nouvelles motrices. Le premier tramway électrique des TEOB roulait le 12 février 1900. Afin d'éviter l'installation d'une ligne aérienne jugée disgracieuse dans les quartiers monumentaux, les TEOB implantaient le caniveau sur environ 2 km sur la place Richelieu, les allées de Tourny, le cours de l'Intendance et la rue Vital Carles.

Les trois lignes électriques desservaient les quais de la Garonne, les cours et les boulevards et la place Richelieu constituait le point central du réseau. Elles étaient exploitées par 150 motrices Thomson Houston sur truck Brill, qui ne disposaient que d'un seul moteur, ce qui limitait leurs performances lorsqu'elles tractaient l'une des 100 remorques.

Doublant son trafic en trois ans, le réseau devait acquérir de nouvelles motrices : l'effectif atteignait 224 unités en 1913. Les TEOB adoptaient la marche en unité double pour la ligne des cours, très fréquentée entre la gare Saint-Jean, Saint-Louis et Bacalan. Les TEOB obtenaient même de la ville l'interdiction de pénétration dans le centre-ville des radiales suburbaines afin de préserver leurs recettes.

1921 - 1931 : une décennie de modernisation
Cette situation ne devait pas durer d'autant que le matériel primitif s'avérait rapidement insuffisant. En 1921, le Département racheta toutes les lignes suburbaines et confia leur exploitation aux TEOB, prononçant de fait l'unification du réseau. Les TEOB reconstruisaient les voies suburbaines pour généraliser l'écartement normal, et rationalisaient leur tracé pour adopter trois terminus principaux : les Quinconces, la place Jean Jaurès et la porte de Bourgogne. En outre, plusieurs prolongements furent mis en service vers Le Taillan, Gazinet, Le Bouscaut et Bègles. Moins du quart de l'ancien parc devait être maintenu à l'issue de cette modernisation : les caisses étaient modifiées et remontées sur leur truck Brill.

En revanche, 52 motrices neuves (Bacalan, Beychac et Delmez) d'une puissance de 80 à 120 CV étaient mises en service en 1925, ainsi que 26 remorques, pour améliorer le service des lignes suburbaines. A partir de 1927, les efforts furent concentrés sur le réseau urbain avec l'adjonction d'un second moteur sur les motrices d'origine, l'utilisation du frein rhéostatique et le vestibulage des voitures pour améliorer le confort et les conditions de travail du wattman.

A partir de 1931, les TEOB reconstruisaient les motrices, solution préférée à l'acquisition de matériel neuf : il faut en effet rappeler que les dispositions fiscales de l'époque n'incitaient pas les réseaux de tramways ou de chemin de fer à acquérir du matériel neuf, incitant les compagnies à procéder à la reconstruction de motrices, même lorsque le nombre d'éléments récupérées s'avérait très mince.

Histoire de la locomotion électrique

Pendant bien des siècles, l'homme a été évidemment réduit au seul usage de ses moyens naturels pour se déplacer et se transporter d'un point à un autre, souvent même à de grandes distances. Aujourd'hui encore, c'est encore le procédé économique employé par les gens économes, les piétons endurcis qui préfèrent prendre « le train » plutôt que les express ou même les modestes « bus » de toute espèce, mais, avec les progrès de la civilisation, marcher à pied est un luxe qui n'est plus à la portée de tout le monde, c'est à l'abolition de la distance, ou tout au moins du temps mis à la parcourir, que travaillent les ingénieurs. Plus on va, et plus on veut aller vite.

Si l'on veut retracer succinctement l'histoire de la locomotion depuis l'origine des temps, on verra que, jusqu'à la période moderne, elle a été limitée à l'usage des animaux comme tracteurs terrestres, et au vent comme moteur sur l'immensité liquide. Les transporté n'ont pu commencer à se développer qu'après l'invention des moteurs mécaniques, si bien que l'on peut dire que cette application scientifique est presque contemporaine ; la poste aux chevaux n'existait-elle pas encore en 1830 ?..

La première source d'énergie motrice qui ait été connue, est, comme on le sait, la vapeur, et la puissance expansive de ce fluide a été découverte et mise à profit pour la première fois par le médecin français Denis Papin en 1690. C'est de cette découverte que découle, on peut l'affirmer, tout ce qui a été réalisé dans le domaine de la locomotion et des transports rapides : les chemins de fer, les transatlantiques, les automobiles mêmes, dérivent de ce point de départ. Papin a planté le premier jalon sur cette route nouvelle, et toutes ces conquêtes successives ne sont que les maillons d'une même chaîne.

Les inventions de ce monde, les grandes surtout, ne surgissent pas tout d'un coup, sans aucune préparation préliminaire. Elles sont le fruit d*anciennes rêveries, d'idées déjà émises et quelquefois essayées sans succès, parce que la science, et quelquefois l'industrie, n'étaient pas assez avancées à l'époque pour permettre leur réalisation pratique. Il faut, pour qu'un progrès se fasse, non seulement que ce progrès soit possible, mais qu'il vienne à son heure, c'est-à-dire que certaines conditions matérielles et morales indispensables existent, que l'état des esprits et les intérêts l'acceptent, enfin, pour tout dire, que le milieu s'y prête.

Puis, quand le temps est venu, des hommes mieux doués que d'autres, ou peut-être sachant faire un meilleur usage des facultés dont ils ont été dotés par la nature, reprennent, en y appliquant toutes les ressources accumulées par l'expérience de leurs prédécesseurs, ces essais et ces tâtonnements jusqu'alors inféconds. Et l'on voit éclore enfin, sous une forme pratique, ce qui jusque là n'était qu'un germe, une espérance, une vue vague, une utopie. Et ce qui, hier, était une impossibilité et une chimère, est devenu aujourd'hui une banalité à laquelle on ne prête plus la moindre attention.

Il en est ainsi pour la plupart des grandes inventions scientifiques dont nous profitons maintenant, et qui ont débuté par de simples assertions hypothétiques, des créations erronées, des tentatives avortées. Puis le monde marche ; dans des ordres d'idées souvent fort éloignés, des découvertes nouvelles sont faites qui rendent possible la réalisation de ces idées qui paraissaient d'abord absolument chimériques. Ainsi, par exemple, sans la création des nouveaux métaux, et alliages de grande résistance et de faible densité, le moteur extraléger, à explosion, n'aurait pu être construit, et l'automôbilisme n'aurait pas pris l'extension qu'on peut constater.

Pour en revenir à la locomotion, il suffît de rappeler que les premiers essais de traction des véhicules à l'aide de moteurs mécaniques, ont encore été exécutés par un Français : Joseph Cugnot, et le modèle de ce premier et rudimentaire chariot, qui fut essayé en 1770 à Paris, peut se voir dans les collections du Conservatoire des Arts et Métiers. Le moteur était un cylindre recevant de la vapeur d'une chaudière disposée à l'avant du véhicule. La bielle attaquait directement la manivelle faisant tourner l'unique roue motrice. Cet ancêtre des automobiles modernes ne fournit que des résultats très médiocres, ce qui n'avait rien d'étonnant en réalité ; toutefois il suffisait, pour le rendre pratique, de le perfectionner, et c'est la tAche qui devait être poursuivie et menée à bien par d'autres chercheurs, bien des années plus tard, alors que la machine à vapeur était déjà en service général dans les grandes exploitations industrielles et minières. Toutefois, il faut remarquer que l'automobile routière, le véhicule automoteur sur routes ordinaires, précéda la locomotive roulant sur une voie ferrée spécialement faite pour elle. En 1790, Olivier Evans, mécanicien américain, en 1804, les ingénieurs anglais Trevitick et Vivian, puis en 1825, Hancock et Gurney, firent circuler sur les routes de leur pays des voitures mues par des moteurs à vapeur, mais l'horreur instinctive de la nouveauté, la toute-puissante force de la routine, entravèrent le développement de ce mode de traction. La vapeur ne devait triompher que vingt ans plus tard avec les chemins de fer, dont la création fut rendue possible grâce à l'invention de la locomotive ou « la Fusée (The Rocket) Rocket au Science Museum de Londres.
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» des Stephenson, en 1825.

La première ligne de chemin de fer qui ait été mise en exploitation est celle de Manchester à Liverpool en 1830. En France, le chemin de fer de Paris à Saint-Germain fut ouvert au public en 1833 (idée des frères Pereire).

A cette prodigieuse activité, la vapeur suffit pendant longtemps, mais l'esprit des inventeurs ne saurait s'arrêter : on améliore la création des Papin, des Watt et des Stephenson et tandis que certains ingénieurs portaient celte machine à son plus haut point de perfection, d'autres cherchaient si l'on ne pourrait pas lui opposer de nouveaux dispositifs présentant d'autres avantages.
C'est alors que, revenant aux idées des prédécesseurs de Papin, à l'antique moteur a poudre de l'abbé de Hautefeuille, et réalisant les projets de Philippe Le Bon, l'inventeur de l'éclairage au gaz, M. Lenoir, en 1860, imagina le moteur à explosion, bientôt perfectionné, au fur et à mesure que l'industrie s'améliorait et pouvait établir des machines plus parfaites, grâce à un outillage supérieur et des matériaux de haute qualité. Et de perfectionnements en perfectionnements, on en est arrivé aux remarquables appareils actuels, aux moteurs à gaz pauvres de hauts fourneaux et aux moteurs à grande vitesse extra-légers pour véhicules automobiles de toute espèce.

En même temps qu'on cherchait à utiliser ainsi la puissance expansivé des gaz tonnants, on faisait appel à toutes les autres sources possibles d'énergie : à l'air chaud, l'air comprimé, le vent et enfin l'électricité.

La première application qui ait été faite de l'électricité à la traction paraît remonter à l'année 1840 et avoir été réalisée par un Écossais nommé Davidson :

Le moteur était, constitué par deux cylindres de bois adaptés aux essieux des quatre roues d'un chariot et munis d'armatures de fer disposées de manière à pouvoir tourner entre les pôles de huit électro-aimants en fers à cheval, opposés deux par deux par leurs pôles contraires sur deux rangées parallèles, de sorte que chaque cylindre portait deux séries de barres de fer, disposées parallèlement aux essieux, et se présentait successivement aux pôles des électros correspondants pendant la rotation, mais de telle manière que, quand l'une des barres arrivait d'un côté devant les pôles de l'électro de droite, une autre barre, du côté opposé, se trouvait placée à portée d'attraction de l'électro de gauche et réciproquement. Il résultait de cette disposition que si, après l'attraction produite, le courant était interrompu dans l'électro actif et envoyé dans celui du côté opposé, le mouvement de rotation se continuait, en entraînant l'essieu. Chacun des quatre systèmes d'armatures produisant le même effet, les actions s'additionnaient et pouvaient déterminer sur les deux essieux une certaine force assurant la progression du véhicule.

Le courant nécessaire à l'alimentation des électro-aimants était engendré dans ce système par une batterie de piles de Sturgeon, lesquelles étaient composées de plaques de fer et de zinc amalgamé de grandes dimensions. La batterie comptait soixante éléments accouplés à la façon des piles à auges de Wollaston. La voiture mesurait 16 pieds (4,9 m) de long sur 6 de large (1,80 m) et pesait 5 tonnes en ordre de marche : la vitesse de progression atteinte fut de 4 milles (6,5 km) à l'heure pour un travail estimé à environ un demi-cheval. L'appareil roulait sur une voie ferrée et non sur route.

L'insuffisance du résultat obtenu, malgré l'énorme dépense d'électricité faite, découragea l'inventeur, et il faut arriver à l'année 1879 pour trouver une suite à ces recherches.

Grâce à l'invention de la Dynamo, Les électriciens Siemens et Halske, installèrent à l'exposition de Berlin, en 1879, un petit chemin de fer électrique. Le moteur était une dynamo Siemens, solidement boulonnée sur le châssis de la locomotive ; l'induit, disposé parallèlement à l'axe de la voie, actionnait par l'intermédiaire d'un engrenage d'angle l'essieu des roues d'avant. Le courant, produit par une dynamo génératrice placée dans un bâtiment à peu de distance, parvenait à la réceptrice montée sur la locomotive, par un conducteur en fer, disposé dans l'axe de la voie entre les rails ; sur cette barre s'appuyaient deux frotteurs fixés à la locomotive ; le retour du courant s'opérait par les rails. Un levier, disposé à portée de la main du conducteur, servait à fermer le circuit et à produire le démarrage.

Lors de l'Exposition d'Électricité de Paris en 1881, MM. Siemens et Halske installèrent une voie ferrée reliant le Palais de l'Industrie où se tenait l'Exposition à la place de la Concorde, et un tramway à moteur électrique fit le service de cette ligne, le fonctionnement s'opérant comme dans le chemin de fer de Berlin ; Toutefois, au lieu d'opérer le transport du courant par un conducteur au niveau du sol et retour par les rails, il fallut établir deux conducteurs parallèles soutenus par une suite de poteaux, du point de départ à celui d'arrivée. La forme de ces conducteurs était celle d'un cylindre creux en cuivre ; les frolleurs étaient constitués par deux petits chariots munis de galets et que des ressorts appliquaient contre les tubes ; de ces frotteurs le courant se rendait au moteur de la voiture par des cables à isolement fort. Le fonctionnement de ce tramway fut satisfaisant ; il fournit une nouvelle preuve de la possibilité de réaliser la traction des véhicules par l'électricité et donna une nouvelle impulsion aux recherches.

En 1883, M. Baffard, inventeur de mérite, songea à rendre les véhicules indépendants en les munissant de la provision d'énergie électrique indispensable pour un long parcours. Il agença à bord d'une voiture de tramway à traction par chevaux une batterie d'accumulateurs à formation artificielle que Faure venait d'imaginer ; et utilisa le courant dans un moteur électrique commandant les essieux. Les résultats furent ceux qui avaient été espérés : le lourd véhicule, surchargé cependant de la pesante batterie, effectua les parcours prescrits, mais malgré cet encourageant résultat, la Compagnie des Omnibus de Paris ne se décida pas à adopter ce nouveau système de traction, et ce ne fut que plusieurs années plus tard que furent équipées les premières lignes de tramways électriques à accumulateurs sur les lignes de la Madeleine à Saint-Denis.

Ce sont les accumulateurs que l'électricien Gustave Trouvé Voiture électrique construite par Gustave Trouvé en 1881
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en France, et Magnus Volk en Angleterre, utilisèrent comme source de courant pour actionner de légers véhicules : dans le premier cas un tricycle, dans l'autre un petit dog-cart portant une personne. La vitesse obtenue dans ces deux expériences fut assez faible : 12 kilomètres à l'heure environ, mais c'était un début, et c'est de là que Ton peut faire partir l'histoire de l'automobilisme électrique, entré aujourd'hui dans le domaine des choses usuelles.

Déjà on était en possession de plusieurs solutions sanctionnées par l'expérience : le transport du courant aux véhicules par une ligne aérienne, avec retour par la voie ferrée elle-même, et l'autonomie complète de ces véhicules grâce à la présence d'une batterie d'accumulateurs, rechargée à intervalles déterminés. On n'avait plus qu'a perfectionner ces méthodes, à les simplifier, les rendre plus économiques et plus sûres, et surtout à étendre le plus possible l'efficacité de ce mode de traction en le rendant possible et pratique pour les plus longs trajets.

Les tramways roulant sur voies ferrées, sont complètement indépendants et constituent la classe des électromobiles transportant leur provision d'énergie dans des batteries d'accumulateurs.

Les Tramways à prise de courant sur fil aérien par trôlet ou archet ou les tramways à prise de courant souterrain (caniveau) ou au niveau du sol, sont en relation constante avec une usine centrale qui leur transmet le courant.

• La première automobile électrique, ou électromobile, qui ait roulé d'une façon à peu près convenable sur le macadam des routes et sur le pavé des grandes villes, est incontestablement celle édifiée en 1895 par M. Jeantaud pour prendre part à la deuxième course d'automobiles organisée en France, sur le parcours de ParisBordeaux et retour, environ 1.200 kilomètres. Au prix de grands sacrifices, nécessités par les relais de batteries d'accumulateurs qu'il fallut disposer le long de la route, cette voiture exécuta le parcours impose. Elle était chargée d'une batterie d'accumulateurs Fulmen de 38 éléments de 21 ampères-heure de capacité, actionnant un moteur à courant continu Rechniewski capable de développer jusqu'à dix chevaux.
• M. Auvert, ingénieur à la traction de la Compagnie du P.L.M., a étudié une locomotive pourvue d'accumulateurs type Fulmen et qui a été essayée à plusieurs reprises en 1897. Le nombre total d'éléments portés par la locomotive et son tender était de 372 et le poids des véhicules de 90 tonnes, soit 45 pour chacun d'eux. Le débit moyen était, en marche,de 500 ampères, la puissance utilisable de la batterie de 500 kilowatts, le travail des moteurs atteignait 611 chevaux. Attelée à un train pesant 100 tonnes,la locomotive Auvert avec son fourgon put donner aisément des vitesses de plus de 100 kilomètres à l'heure, les moteurs étant couplés en parallèle.

Bien que ces résultats fussent encourageants, les études ne furent cependant pas poursuivies, et la vapeur est restée maîtresse de là situation. La locomotive J.J.Iieilmann, la Fusée électrique, a eu le même sort. Cette machine était une sorte d'usine électrique montée sur roues et d'un poids atteignant 120 tonnes en ordre de marche. Le courant était produit par une dynamo à courant continu développant 1.500 kilowatts, courant qui était envoyé à des réceptrices actionnant les essieux des roues. La locomotive électrique Heilmann, essayée sur le réseau de l'Ouest, a pu remorquer, dans plusieurs expériences, des trains de douze voitures pesant 150 tonnes, à une vitesse de plus de 120 kilomètres à l'heure. Malgré cela, son usage n'a pas tardé à être abandonné, les défauts surpassaient ses avantages.

La traction électrique sur voies ferrées, par distribution de l'énergie engendrée dans une usine centrale à une série de véhicules pourvus de moteurs électriques et se déplaçant sur rails, a donc pris une prépondérance indiscutable sur le système par accumulateurs, et la plupart des tramways desservant les villes et les agglomérations appartiennent à cette catégorie. Seulement, le mode d'alimentation de transmission du courant aux réceptrices mobiles est assez variable, et les principaux moyens employés sont les suivants :

Tout d'abord on a envoyé le courant émanant de l'usine dans un conducteur aérien, le retour s'opérant par les rails et la terre. La communication entre le moteur de la voiture et là ligne est assurée par une roulette ou trolley, roulant tout le long de la face inférieure du fil aérien, contre lequel cette roulette est pressée par une longue perche dont la base est munie de forts ressorts à boudin en acier montés sur une plaque à pivot, de manière à permettre à la perche et à la roulette de suivre toutes les sinuosités de la ligne sans perdre le contact.

on ne tarda pas à reprocher à ce dispositif, imaginé par l'ingénieur belge Van Depoele, son manque d'esthétique dans les villes, et on songea à dissimuler le fil conducteur en l'enterrant dans un tunnel souterrain ou caniveau creusé dans le sol entré les rails. La première application de ce système fut réalisée en 1885 pour les tramways de la ville de Blackpool par M. Holroyd Smith, puis vinrent les lignes à prise de courant par caniveau de Siemens et Halske, à Budapest, et de Thomson-Houston à Paris (lignes de la Bastille à Montparnasse et de Montparnasse à l'Étoile et à la porte d'Asnières).

Les solutions du début du XX^e siècle

Les solutions du début du XX^e siècle

Dès la fin du xixe siècle, des ingénieurs s'intéressèrent à l'alimentation des tramways électriques directement par le sol. Déjà à cette époque, les municipalités étaient réticentes à l'établissement de lignes aériennes dans les quartiers historiques. La première expérience fut menée par Jean Claret un entrepreneur de travaux publics dont le bureau d’études est à l’origine de la première ligne de tramway électrique en France en 1888 à Clermont-Ferrand, puis du funiculaire de La Bourboule en 1896. Son système qui équipa en 1894 la ligne de tramways Pont Lafayette-Parc de la Tête d'Or à Lyon était simple avec des plots installés dans l'axe de la voie. Ce système modifié, système Claret-Vuilleumier, équipa également en 1896 la ligne Place de la République à Paris-Romainville4. Ce système séduisant qui permettait de s'affranchir du fil aérien ou du transport de batteries à bord des voitures avait cependant ses limites. Pour des raisons de sécurité, les plots ne devaient être mis sous tension que lors du passage des tramways. Ceci nécessitait des solutions techniques difficiles à mettre en œuvre et qui ne donnèrent jamais parfaitement satisfaction.

Les différents systèmes de plots utilisés à Paris peuvent se classer en deux catégories : les systèmes à distributeurs pour lesquels les plots sont successivement mis sous tension par un distributeur commandant une série de contacts (systèmes Claret-Vuilleumier et Vedovelli) et les systèmes a plots indépendants comprenant chacun leur appareillage de commande (systèmes Diatto et Dolter).

Tous les systèmes à plots souffraient des mêmes maux récurrents : l'impossibilité d'obtenir à coup sûr la mise sous tension et surtout la coupure d'alimentation après le passage du tramway. Il en résultait un grand danger pour les piétons et les chevaux.

Tous ces systèmes disparurent en France dès 1910 et furent remplacés par des installations à caniveaux dans lesquels la voiture captait son énergie à l'aide d'une charrue pénétrant dans une tranchée où étaient établis deux petits rails d'alimentation.

Le caniveau présente le grave inconvénient de recueillir les immondices, la boue et l'eau qui pénètrent a travers l'ouverture longitudinale pratiquée pour donner passage aux trotteurs de prise de courant ; de plus, son prix est très élevé par mètre courant, aussi ne tardat-on pas à lui opposer le système de contacts par plots métalliques affleurant le soi, et disposés de distance en distance, entre les rails.

Dans toutes ces installations, il est fait usage de courant continu à 550 / 600 volts de tension. Lorsque l'usine génératrice est située à une assez grande distance de la voie ferrée à alimenter, il est nécessaire de scinder le problème et d'opérer en premier lieu le transport économique de l'énergie, lequel ne peut se faire qu'à très haute tension. On recourt alors ordinairement aux courants alternatifs simples ou polyphasés, que l'on transforme pour amener à l'état de courant continu de tension convenable, dans des sous-stations pourvues dégroupes de machines appelés transformateurs tournants composés d'un moteur asynchrone et d'une dynamo.

Évolution de la technique

Le tramway hippomobile est un moyen de transport très utilisé à la fin du xixe siècle et au début du xxe siècle. Il fut souvent utilisé comme premier moyen de transport public dans les grandes agglomérations du monde. On peut citer des villes comme Londres et Manchester en Angleterre, Toronto au Canada, Omaha (État du Nebraska) aux États-Unis ou encore Paris et Montpellier en France, où ce système de transport fut largement utilisé. Entre 1896 et 1929, dans la quasi-totalité des villes, les voitures à traction hippomobile furent remplacées par des tramways électriques et par des lignes de métro (fonctionnant au charbon ou électrifié), grâce à l'avènement de l'électricité et du charbon qui améliorèrent l'usage de ce nouveau type de transport. La question de l'entretien des chevaux et de la vitesse limitée était dès lors résolue.

La traction à vapeur fut parfois employée, soit au moyen de petites locomotives dont l’embiellage était le plus souvent dissimulé afin de ne pas effrayer les chevaux, soit au moyen de tramways autonomes munis d’une machine à vapeur.

Dans le but d’éliminer les nuisances causées par les fumées et la vapeur, la traction à l'air comprimé eut également droit de cité. Louis Mékarski proposa avec un certain succès la motorisation à air comprimé. Chaque motrice se rechargeait en air comprimé à une station spécifique en bout de ligne. La première mise en exploitation eut lieu en 1879 à Nantes et jusqu'en 1917, plusieurs réseaux utilisèrent ce système très écologique.

Mais toutes ces technologies s’effacèrent après que la démonstration éclatante de l’électrification par Frank J. Sprague du réseau de tramways de Richmond (Virginie), a prouvé, dès 1887, que la traction électrique était le moyen idéal de propulsion des tramways.

Dès la fin du xixe siècle, des ingénieurs s'intéressèrent à l'alimentation des tramways électriques directement par le sol. Déjà à cette époque, les municipalités étaient réticentes à l'établissement de lignes aériennes dans les quartiers historiques. La première expérience fut menée par Jean Claret un entrepreneur de travaux publics dont le bureau d’études est à l’origine de la première ligne de tramway électrique en France en 1888. Son système était simple, avec des plots installés dans l'axe de la voie. Ce système séduisant permettait de s'affranchir du fil aérien ou du transport de batteries à bord des voitures avait cependant ses limites. Pour des raisons de sécurité, les plots ne devaient être mis sous tension que lors du passage des tramways. Ceci nécessitait des solutions techniques difficiles à mettre en œuvre et qui ne donnèrent jamais parfaitement satisfaction.

Les différents systèmes de plots utilisés à Paris peuvent se classer en deux catégories : les systèmes pour lesquels les plots sont successivement mis sous tension par un distributeur commandant une série de contacts (systèmes Claret-Vuilleumier et Vedovelli) et les systèmes a plots indépendants comprenant chacun leur appareillage de commande (systèmes Diatto et Dolter).

Les systèmes à plots souffraient des mêmes maux récurrents : l'impossibilité d'obtenir à coup sûr la mise sous tension et surtout la coupure d'alimentation après le passage du tramway. Il en résultait un grand danger pour les piétons et les chevaux.

En France dès 1910 les systèmes furent remplacés par des installations à caniveaux dans lesquels la voiture captait son énergie à l'aide d'une charrue pénétrant dans une tranchée où étaient établis deux petits rails d'alimentation.

La révolution électrique

La traction électrique va se développer à Bordeaux à partir de petites compagnies qui vont créer, en périphérie du réseau de tramways à chevaux, des lignes de tramways électriques isolées entre elles. L'extension de ces lignes dans la ville est entravée par la compagnie TEOB qui exploite le réseau urbain.

Les différentes compagnies de Bordeaux :

✔ La Compagnie du Tramway Bordeaux-Bouscat-Le Vigean et Extensions (BBV) - Cette compagnie, fondée en 1892, met en service le 17 décembre 1893Note 1 une ligne de tramway à voie métrique entre Bordeaux (barrière du Bouscat) et Le Vigean7. Il s'agit du premier tramway électrique de l'agglomération bordelaiseNote 2. La ligne a une longueur de 4,82 km.

✔ La Compagnie des tramways électriques Bordeaux - Pessac (TBP) - La compagnie TBP se substitue à la Société des Tramways de la Banlieue de Bordeaux qui avait ouvert le 25 mai 1896, une ligne de tramway électrique entre Bordeaux (barrière de Pessac) et Pessac. Elle prolonge cet itinéraire vers l'Alouette en 1898 et créée une ligne entre la Barrière Saint-Genest et Gradignan mise en service en 1901.

✔ La Compagnie du tramway de Bordeaux à Léognan (TBL) - Cette compagnie met en service le 24 avril 1902, une ligne de tramway électrique à voie métrique entre Bordeaux (Barrière de Toulouse) et Léognan.

✔ La Compagnie Française des Tramways Électriques et Omnibus de Bordeaux (TEOB)

En 1897, une déclaration municipale sous le mandat du maire Camille Cousteau est adoptée pour substituer la traction électrique à la traction animale.

En 1898, la compagnie Française des Tramways Électriques et Omnibus de Bordeaux (TEOB) est créée. La Compagnie Française Thomson-Houston est à l'origine de cette création.

La compagnie TEOB va alors transformer les 8 lignes de tramways à chevaux existantes en les électrifiant et en construire 5 autres. La totalité du programme est achevée en 1905.

La première ligne de tramway électrique est inaugurée par Camille Cousteau en février 1900. sur le trajet Tivoli - Barrière de Pessac (ligne des Boulevards).

✔ Le réseau départemental ou réseau suburbain - Ce réseau développé à partir des années 1920 comprend deux ensembles - Les lignes de banlieue issues des compagnies diverses (BBV, TBP, TBL) - Les lignes nouvelles concédées au département.

✔ Compagnie des Tramways de Bordeaux à Beychac-et-Cailleau - Cette compagnie est créée en 1908 pour construire et exploiter deux lignes - En 1913, le réseau est retrocédé à la compagnie TEOB qui l'exploite ensuite.

✔ Tramway de Bordeaux à Camarsac - Cette ligne est concédée à la Société générale des chemins de fer économiques qui construit et exploite la ligne en traction à vapeur - La ligne est rétrocédée en 1913 à la compagnie TEOB qui l'électrifie et l'exploite jusqu'en 1949.

Suppression du tramway

En 1946, le réseau de transport en commun de Bordeaux compte 38 lignes de tramway d'une longueur totale de 200 km qui véhiculent 160 000 voyageurs par jour16. Un système d'alimentation par le sol par caniveau central, fonctionne sur certains tronçons avec un succès mitigé. Comme dans les autres villes de France à l'époque, la municipalité, dont le maire est à l'époque Jacques Chaban-Delmas, décide de mettre fin à l'exploitation du tramway à l'image désuète par rapport à l'autobus et dont l'emprise au sol gêne le flot croissant des automobiles. Les lignes sont fermées les unes après les autres.

En 1958 les dernières lignes de tramway sont arrêtées le 7 décembre. Il s'agit des lignes 7 et 8.

Document muet mais historique sur les derniers tramways à BORDEAUX. Une fête avec fanfare, déguisements, a salué le dernier voyage des tramways suivi par une foule de Bordelais  - Vidéo du 08 décembre 1958, et de la mise en place des Trolleybus.

Trolleybus de Bordeaux

Le trolleybus Un exemple de Trolleybus
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Crédit photo (J.Chapuis-Photorail)
de Bordeaux était un réseau faisant partie du réseau de transports en commun de l'agglomération de Bordeaux. Le réseau de trolleybus est mis en service en 1940 et fonctionne jusqu'en 1954.

Le trolleybus fait son apparition à Bordeaux en mai 1940. Dès 1939, la Compagnie française des Tramways électriques et omnibus de Bordeaux (TEOB), qui exploite l'ancien tramway de Bordeaux, étudie la possibilité de remplacer certaines lignes de tramway par des trolleybus. Des essais sont menés en mai 1940 avec un trolleybus Vétra CS602, sur la courte ligne de tramway reliant la Passerelle (près de la Gare Saint-Jean) à Brienne.

Ces essais sont jugés concluants, et des trolleybus supplémentaires sont commandés pour assurer l'exploitation commerciale de la ligne. En parallèle, la TEOB projette d'équiper en trolleybus une partie des lignes de tramway de la rive droite. Ce choix est en partie motivé par la topographie accidentée de la rive droite de la ville, ainsi que par la présence de nombreuses voies ferrées qui desservent les nombreux sites industriels présents dans ce secteur, ce qui gêne l'exploitation du tramway. Cependant, une partie de ces projets sera retardée, voire annulée, à cause des difficultés d'approvisionnement liées à la Seconde Guerre mondiale.

Après la guerre, dès 1945, les trolleybus remplacent les tramways sur la ligne 3 entre la place Stalingrad et Lormont. Cependant, les autres projets seront par la suite abandonnés, notamment à cause de la concurrence de l'autobus.

À partir de 1953, les trolleybus des lignes 3, puis 2 sont remplacés par des autobus. Le dernier trolleybus circule le 26 mai 1954.

TRAMWAYS DE FRANCE

Les années 1950/60 - ©  SCHER gérard - (3:28)

L’épisode du métro VAL

Source

Source Bordeaux : la guerre métro/tram dans les années 1980 - Sud-Ouest
Olivier Pech et Cathy Lafon - Publié le 19/12/2013

Dans les années 1980, la nécessité d’un transport en commun en site propre refait surface dans l’agglomération bordelaise.

Jacques Chaban-Delmas Jacques Chaban-Delmas - Présentation du VAL
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Crédit photo (Sud-Ouest)
, option moderne et novatrice: un métro automatique léger.

Le 27 juin 1986, les élus de la CUB qui n’ont découvert le dossier que quelques jours plus tôt, votent à l’unanimité pour ce nouveau moyen de transport. Les élus, cinq mois plus tard, toujours à l’unanimité, votent dans la foulée le principe du métro VAL (véhicule automatique léger) de la société Matra.

Métro sur pneus entièrement automatique, le VAL, qui tire son nom de l’acronyme Villeneuve-d’Ascq-Lille, a été créé au début des années 1970 par une équipe de l’Université des sciences et technologies (anciennement Faculté des sciences) de Lille. C’est le premier métro au monde à utiliser cette technologie.

Bordeaux et son agglomération semblent donc avoir trouvé leur nouveau moyen de transport collectif. De 1986 à 1994 la CUB valide toutes les étapes importantes du projet VAL. En 1988, l’APS (avant-projet sommaire) est adopté et l’APC (avant-projet détaillé) est lancé.

Le 23 mars 1990, le système VAL avec un réseau de 45 km à long terme (11 km et une seule ligne dans un premier temps) est adopté. Il doit offrir au final trois lignes (Saint-Jean-Victoire-Quinconces-Ravezies, Rive droite- Quinconces-CHR-Mondésir-Aéroport, Pessac-Campus-Talence). En 1992, le préfet déclare le métro d’utilité publique. Enfin, le 10 janvier 1994, le Premier ministre Edouard Balladur, annonce une enveloppe de l’Etat d’un peu plus de 400 millions de francs pour financer le projet.

En apparence, le VAL est sur de bons rails. Pourtant, plus le projet avance et plus la polémique locale enfle.

Des voix opposées au métro s’élèvent, de plus en plus nombreuses et virulentes. Des élus de tous bords, écologistes, socialistes et même Chabanistes, et des associations environnementale comme Aquitaine Alternative et Trans’Cub, critiquent le métro et défendent le principe d’un tramway qui, au même prix, offrirait selon eux un réseau plus large, couvrant d’autant mieux l’agglomération.

La nature du sous-sol peu favorable aux tunnels (sols hétérogènes) et la faible densité de l’agglomération contribuent en outre, pour ses opposants, à disqualifier la solution métro à Bordeaux.

Le 2 juillet 1994, le rejet du traité de concession en Conseil de CUB (64 voix contre 54 et 2 abstentions), et les différents recours en justice contre le VAL (notamment l’annulation de la déclaration d’utilité publique par le tribunal administratif) sonnent le glas du métro.

Le 28 octobre qui suit, le Conseil de CUB abroge le vote de juillet 1991, par lequel il avait confié au groupement bancaire FIT le soin de réaliser le montage financier du VAL et de former avec le constructeur et l’exploitant une société de concession.

L’arrivée d’Alain Juppé aux manettes de la ville, en 1995, lui donne un coup d’arrêt définitif. Le rêve de Chaban d’avoir un jour un métro à Bordeaux a vécu. Il aura duré dix ans et coûté 250 millions de francs à la collectivité.

Tramway de Bordeaux le renouveau

La création du tramway de Bordeaux est l'aboutissement du Projet Urbain de Bordeaux porté par Alain Juppé arrivé à la mairie en 1995. Les responsables de cette agglomération de près d'un million d'habitants dépourvue du système de transports en commun lourd, choisissent à cette époque de créer un réseau de tramways, mode de transport dont l'image et les capacités techniques se sont grandement améliorées. Ce choix est fait au détriment d'un réseau de métro automatique de type VAL beaucoup plus coûteux.
Sur le plan technique, les rames de tramway qui sont longues de 44 mètres (à l'exception de certaines rames qui ont une longueur de 33 mètres) sont à plancher bas intégral. Elles roulent en site propre hormis quelques zones de partage. Le tramway de Bordeaux est le premier réseau de tramways moderne à avoir utilisé un système d'alimentation électrique sans caténaire : le système d'alimentation par le sol ( APS Alimentation par le sol Système APS
Crédit HAL archives-ouvertes.fr
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Après une difficile période de mise au point et le règlement de nombreuses difficultés techniques, le système dépassa le stade de l'expérimentation pour rentrer dans celui de l'exploitation normale. Pendant les premiers mois de 2004, tandis que la mairie s'impatiente, jusqu'à sept versions ont été installées. Innorail a procédé aux améliorations suivantes :

— renfort de l'isolation électrique des jeux de barres (liaisons en cuivre qui transportent le courant en amont et en aval des contacteurs) ;
— changement du matériau utilisé pour les frotteurs, afin d'augmenter leur durée de vie et diminuer leur coût d'entretien ;
— surmoulage de l'ensemble des cartes électroniques dans une résine de plusieurs millimètres d'épaisseur ;
— affinage de la détection du signal qui annonce l'arrivée d'un tramway ;
— mise en place d'aimants supplémentaires pour chasser au plus vite un arc électrique pouvant se produire à l'ouverture des contacteurs ;
— ajout d'un système de drainage des eaux.

Malgré une amélioration sur le front des pannes, celles-ci sont restées fréquentes jusqu'en octobre 2005 et la question de l'abandon de l'APS avait été ouverte. Cependant, une transformation de la ligne en tramway à alimentation aérienne aurait été synonyme de travaux coûteux et aurait entraîné l'interruption de la circulation des tramways pour plusieurs mois. La Communauté urbaine de Bordeaux en tant qu'autorité organisatrice de transports a donc adressé un ultimatum au constructeur Innorail pour faire chuter le taux de pannes sous la barre des 1 % avant la fin de l'année 2005.

La ville de Bordeaux a inauguré dimanche son nouveau tramway en présence du président de la république... Beaucoup de cohue, un million de tickets gratuits avaient été distribués. Quelques pannes n'ont pas gâché la fête autour d'un moyen de transport futuriste, dont la particularité, au centre ville, est d'etre alimenté électriquement par le sol.

Tramway à Bordeaux, la fête
La ville de Bordeaux a inauguré dimanche son nouveau tramway en présence du président de la république... Beaucoup de cohue, un million de tickets gratuits avaient été distribués. Quelques pannes n'ont pas gâché la fête autour d'un moyen de transport futuriste, dont la particularité, au centre ville, est d'etre alimenté électriquement par le sol.
 21 déc. 2003 - Le journal de la nuit - Durée : 01min 47s

Tramway de Bordeaux Erebos Railway Channel
Parcours en Bordeaux avec l'alimentation par le sol (APS)
© Source : EREBOSAN - Durée : 7:59

Alimentation électrique des tramways

Source

Sources Modélisation d’un réseau électrique de tramway du composant au système
Le 25/01/2005 - Eric Morin

Les réseaux de transports en commun électriques intra-muros actuels sont principalement basés sur des alimentations à courant cont inu, alors que les réseaux de desserte des banlieues utilisent des structures à courant alternatif. La raison principale de ce choix d’alimentation est d’origine historique. Les machines à courant continu ont été les premières machines électriques et leur commande en vitesse est très simple. Au début du 20^ième siècle, pour faire varier la vitesse des motrices à courant continu, les conducteurs plaçaient cran par cran des résistances en série avec le bobinage induit de ces mêmes motrices. Les progrès techniques ont tout d’abord permis de mieux contrôler ces machines (contacteurs mécaniques puis électriques). Ensuite, avec l’apparition des machines à courant alternatif et des convertisseurs statiques, les possibilités offertes pour la traction électrique se sont élargies, mais la base continue de l’alimentation urbaine est restée inchangée. Une seconde raison d’importance inhérente au choix du type d’alimentation est liée au ratio entre le nombre de véhicules en service sur la ligne considérée et la distance couverte. En effet, le cadencement du matériel roulant peut être très soutenu : il peut atteindre 1 min 30 s en utilisation métro et 2 min 30 s en tramway. Le parc de véhicules étant important, il est préférable d’utiliser des équipements de traction simples et légers (sans transformateur), et des équipements fixes plus complexes. En suivant le même raisonnement, pour une exploitation peri-urbaine, la quantité de matériel roulant est réduite et les distances à parcourir sont accrues. L’investissement est alors porté sur une complexification des équipements de traction, alors que les équipements fixes sont simples.

Les niveaux de tension des transports électriques ferroviaires sont fixés grâce à la norme EN 50163. Les réseaux de tramways sont majoritairement alimentés en 750 V DC. Moins de 3 % des réseaux mondiaux sont équipés en 1500 V DC (Kyoto, Monterrey et Bursa). Les autres réseaux sont généralement alimentés en 600 V DC (en Allemagne, Suisse, Russie et dans les pays de l’Est).

Vision globale d’un réseau d’alimentation électrique de tramway doté d’une LAC (ligne aérienne de contact) et d’une Alimentation Par le Sol (APS).

Sous-stations de traction

Une sous-station de traction est l’interface entre le réseau HTA local (10 kV à 20 kV), et le réseau continu, à 750 V DC par xemple. Le nombre d’arrivées HTA peut varier selon les réseaux de tramway. Au même titre que les réseaux d’alimentation électrique de étros, plusieurs connexions à des réseaux HTA distincts permettent d’assurer un service de fonctionnement minimum, lors d’un défaut majeur sur un des réseaux HTA.

Les sous-stations sont réparties le long des lignes en fonction des exigences de l’exploitant. Ces exigences sont dictées par les performances souhaitées pour la gestion de son exploitation (adéquation entre les grilles horaires et les puissances à installer), mais aussi par les contraintes d’implantation dans la ville. En effet, les emplacements susceptibles d’accueillir les sous-stations dans une ville sont assez restreints. La distance entre les sous-stations se révèle être un facteur à mettre en adéquation avec la structure utilisée pour le transport et la distribution du courant continu. Les tensions de lignes minimales acceptables en fonctionnement normal et dégradé (disjonction d’une sous-station par exemple) sont primordiales. En exploitation normale, par exemple, la tension minimale généralement acceptable sur une ligne de tramway est de 500 V DC. Les sous-stations peuvent toutefois être relativement éloignées les unes des autres (2 km par exemple) si des moyens de maintien de la tension sont installés. Pour ce faire, les solutions les plus couramment employées consistent à utiliser des Feeders (Nom anglais donné à un conducteur dont le rôle est de transporter de l’énergie - Généralement des conducteurs en aluminium de section importante) en parallèle des voies, ou à doubler certaines LAC, afin de limiter les chutes de tension.

Pendant le freinage d’un tramway, ce dernier devient un générateur de courant continu. Le potentiel du pantographe augmente graduellement jusqu’à 900 V DC. Si une charge est connectée au réseau continu (tramway en phase de traction, équipements fixes), l’énergie cinétique du tramway en phase de freinage sera transformée en énergie électrique et sera utilisée par le tramway en traction. Si aucune charge n’est connectée au réseau lors du freinage d’un tramway, l’énergie électrique sera alors dissipée dans des résistances rhéostatiques (fixées en toiture du matériel roulant). L’insertion d’onduleurs de récupération sur la ligne continue (généralement dans les sous-stations) permet de transférer l’énergie excédentaire (c'est-à-dire celle qui n’est pas dissipée rhéostatiquement) du réseau continu vers le réseau alternatif.

Matériel roulant

Le matériel roulant n’a pas cessé d’évoluer avec le temps. Afin de répondre aux attentes des usagers et des exploitants des réseaux de tramway, ALSTOM propose une gamme de tramway modulaire nommée CITADIS®. Grâce aux progrès et recherches effectués dans le domaine des matériaux et des chaînes de traction, les rames sont à plancher bas intégral et permettent un accès de plein pied aux voyageurs.

Le boggie ARPEGE® est le cœur de la technologie « plancher bas ». Il porte les roues, les freins à disque, les patins de freinage magnétique, ainsi que les différentiels et moteurs de traction (2 moteurs asynchrones de 120 kW par boggie moteur).

Une rame 302 de la gamme CITADIS® est équipée de deux bogies (ou boggies) moteur CITADIS 302 Bogie moteur
MIME : image/webp . D’une puissance totale d’environ 900 kW, elle appelle ainsi un courant nominal de 1200 A sous une tension de 750 V DC. De nombreux filtres et convertisseurs statiques se situent également dans le tramway, afin d’assurer le fonctionnement des auxiliaires (climatisation, éclairage, …) ou le freinage rhéostatique.

Durant la phase de démarrage du tramway, l’effort de traction exercé est maximal et constant jusqu’à 30 km/h environ, le tramway se dégage ainsi rapidement du trafic. Le courant débité pendant cette durée est proportionnel à la vitesse et augmente graduellement jusqu’à 1100 Ampères (courant nominal), une phase de fonctionnement à puissance constante succède ensuite à celle de démarrage: le courant reste égal à 1100 Ampères. A partir de 40 km/h, la puissance du tramway est réduite. La tension au pantographe restant égale, ou ne variant peu avec la position du tramway, le courant appelé par le tramway suit la même tendance que la puissance.

La vitesse commerciale d’une ligne de tramway se calcule en faisant le ratio entre la distance séparant les terminus et le temps de parcours moyen du matériel roulant : l’ordre de grandeur est généralement de 20 km/h (40 % supérieur aux bus). Pour des tramways évoluant majoritairement en site protégé, la vitesse commerciale peut atteindre 25 km/h.

Les courants vagabonds

Dans le cadre d’un roulement fer, les rails de roulement jouent un double rôle. Le premier sert de guidage mécanique lors de l’évolution du matériel roulant. Le second assure le retour de courant aux sous-stations de traction.

Le sol représente aussi involontairement un chemin de retour. Les rails de roulement ou l’éventuel troisième rail ne sont qu’imparfaitement isolés du sol, et permettent de ce fait une circulation partielle du courant de traction dans le sol. Ces courants circulant à travers le sol sont appelés « courants vagabonds ». Ils sont particulièrement néfastes au bon vieillissement des installations, car ils participent grandement à la corrosion des structures métalliques enterrées à proximité des voies et des sous-stations de traction.


Une meilleure isolation des rails du sol réduit les « courants vagabonds », mais peut conduire à l’apparition de potentiels électriques de contact dangereux pour les personnes. Pour assurer la protection du public et du personnel, les potentiels électriques des rails de roulement ne doivent pas dépasser les limites imposées dans la norme EN 50122-1 (120 V).

La tension rail-sol sera ainsi surveillée et des contacteurs de mise à la terre automatisés seront placés au droit des ous-stations, à proximité des stations de passagers ou à tout autre endroit identifié par les simulations électriques (détection de potentiel rail-sol élevé en fonction du point kilométrique).

Structures des réseaux d’alimentation

Lignes Aériennes de Contact (LAC)
Les LAC sont le moyen le plus traditionnel pour transporter les courants entre les sous-stations et les rames d’un réseau de tramway. La ligne aérienne est divisée en sections, ce qui permet d’isoler une portion du réseau en cas de défaut, et d’assurer des services provisoires d’exploitation. Les LAC sont suspendues à des poteaux tous les 30 m ou 60 m (en fonction de la technique de pose ou accrochées aux façades des immeubles. Leur hauteur légale est de 6m (de manière à permettre le transit de convois routiers exceptionnels). Le matériau utilisé dans la fabrication des LAC est du cuivre électrolytique tréfilé, et les sections des conducteurs varient généralement de 107 mm² à 150 mm².


⇦  L'image représente un type de support pour la ligne aérienne de contact. La suspension caténaire vise à maintenir le fil de contact aussi parallèle à la voie que possible dans des conditions de fonctionnement dynamique. La pression entre la ligne de contact et le pantographe doit également être suffisante et constante, pour éviter les arcs électriques entre ces conducteurs.

Dans les années à venir, l’électrification aérienne des réseaux de transports urbains pourrait tendre à ralentir. Comme précédemment évoqué, pour des raisons esthétiques, techniques et pratiques, certains centres-villes souhaitent s’affranchir des lignes aériennes de contact. Les avancées techniques actuelles proposent entre autre une bimodalité d’énergie. La LAC pourrait par exemple être associée à un système d’Alimentation Par le Sol (APS) « Bordeaux » ou à des moyens de stockage énergétiques embarqués « Nice ».

Alimentations Par le Sol (APS)
Initialement introduite à la fin du 19^ème siècle, l’alimentation électrique des tramways par le sol avait été abandonnée pour des raisons de sécurité. Des câbles de puissance étaient placés au fond d’un caniveau, et un capteur situé sous chaque tramway y descendait afin d’établir le contact électrique.

L’accessibilité de cette alimentation électrique aux usagers de la voirie l’a rendu trop dangereuse, et les lignes aériennes de contact sont apparues progressivement. Les avancées technologiques actuelles permettent d’introduire à nouveau l’alimentation par le sol au travers de trois applications. On peut distinguer les moyens de captation d’énergie électrique par attraction magnétique et les moyens de captation par frotteur (comme avec le troisième rail des métros). Le système STREAM (Système de Transport Electrique à Attraction Magnétique) développé par ANSALDO® est basé sur le procédé de captation ’énergie électrique par attraction magnétique.

Les systèmes d'INNORAIL® (filiale de SPIE-Enertrans®, rachetée en 2003 par ALSTOM) et d'ALSTOM sont basés sur une captation d’énergie par frotteur. Néanmoins, les secteurs conducteurs sont mis sous tension par l’intermédiaire d’interrupteurs (contacteurs ou IGBTs).

Système APS d’INNORAIL
Le principe de base du procédé d’APS d’INNORAIL est le même que celui développé par ALSTOM. Ces systèmes sont composés d’un ensemble de secteurs conducteurs, isolés électriquement les uns des autres. Ces secteurs se situent entre les rails de roulement, au milieu de la voie. Chez INNORAIL, les secteurs sont commutés au fur et à mesure de l’avancement du tramway par des contacteurs. La présence du véhicule est signalée grâce à une boucle d’induction.

Système d'alimentation SRS

Source

Sources Alstom - Actualités et communiqué de presse du 08 juin 2015

Alstom lance le SRS, une nouvelle Solution de Recharge Statique par le sol adaptée à la fois aux tramways et aux bus électriques.

L’autonomie et l’efficacité énergétiques sont des caractéristiques importantes pour les transports urbains. Très attentif à l’intégration architecturale harmonieuse des tramways dans les villes, Alstom a développé SRS, une nouvelle solution d’alimentation sans caténaires, basée sur la technologie et les normes de sécurité éprouvées du système APS d’Alstom utilisé par les tramways Citadis.

Totalement inédite, SRS est un système de recharge rapide en électricité par le sol adapté à tous les types de tramways, y compris ceux d’autres constructeurs. Grâce à cette technologie, les rames peuvent circuler en toute autonomie entre les stations sans aucune caténaire, s’insérant parfaitement dans le paysage urbain.

L’électricité est acheminée depuis les armoires électriques compactes, qui s’intègrent harmonieusement dans les stations, vers un rail conducteur. Pendant les arrêts en station, des frotteurs (blocs de contact fixés sous la rame qui captent le courant des rails conducteurs) fournissent la puissance de traction au tramway. Grâce à SRS, l’énergie est récupérée en moins de 20 secondes et stockée dans les supercondensateurs installés en toiture.

Images décrivant la recharge statique SRS

Charge des supercondensateurs à chaque station
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Charge à 14 secondes des supercondensateurs
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Charge à 16 secondes des supercondensateurs
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Patin pour la recharge des Tramways
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Patin pour la recharge des Tramways
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Patin pour la recharge des véhicules sur pneumatiques
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Semelle pour la recharge des véhicules sur pneumatiques
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Notions de signalisation

La signalisation regroupe l’ensemble des échanges d’information liés à la circulation du matériel roulant sur son réseau. Certaines données (trafic, maintenance, secours) sont transmises par radio ou par téléphone au PCC, alors que d’autres (détection des trains, de mécanismes d'aiguillage, de passages à niveau, de relais de sécurité) transitent par les rails de roulement. La sécurité intrinsèque et la disponibilité de circulation des tramways dépendent du bon fonctionnement des appareils de signalisation. Parmi l’ensemble des appareils de signalisation, les circuits de voie ont un rôle important. Ces dispositifs servent à indiquer l’état d’occupation d’un canton.

Les rails de roulement sont utilisés à la fois pour transmettre les signaux électriques entre les émetteurs et les récepteurs des circuits de voie, ainsi que pour servir de retour aux courants de traction. Des liaisons inductives (transformateurs à point milieu) sont utilisées au niveau des joints isolants entre les cantons. Le courant de traction étant censé être équilibré entre les deux rails de roulement, le flux total engendré au niveau du transformateur est nul (somme de deux flux opposés). Lorsqu’un tramway se déplace sur une voie, ses essieux court-circuitent le récepteur du circuit de voie et la présence du tramway est décelée (commutation de relais).

Les circuits de voie généralement utilisés fonctionnent dans la gamme de fréquence 10 kHz – 20 kHz. En fonctionnement normal, orsque le courant de traction est équilibré entre les deux rails, sa composition harmonique ne perturbe pas les circuits de voie, puisque le flux engendré dans le transformateur est nécessairement nul. Par contre, si le courant de traction n’est pas parfaitement équilibré, ou si un rail est cassé, le relais de voie peut être excité par des courants harmoniques de même fréquence que celle de l’émetteur. A l’heure actuelle, ce problème tend toutefois à disparaître puisque les signaux des circuits de voie modernes sont codés : ils ne peuvent plus être perturbés par des harmoniques.

En tout état de cause, une bonne compatibilité électromagnétique entre les divers composants d’un réseau de tramway reste une condition sine qua non pour prétendre approcher un bon fonctionnement du système. Pour se prémunir des perturbations électromagnétiques, les exploitants des réseaux de transports en commun imposent aux fournisseurs de matériel roulant des gabarits fréquentiels à respecter (propres à chaque pays). La diversité des circuits de voie et des gabarits imposés nécessite de connaître précisément les niveaux harmoniques d’un réseau de tramway.

La Signalisation des Tramways

En France, elle est différente de la signalisation routière, car les tramways ne sont pas soumis au code de la route1. Certains signaux routiers lui sont néanmoins applicables2. La signalisation spécifique des tramways est définie par chaque réseau, avec une harmonisation définie par des préconisations du CERTU (Centre d’études sur les réseaux, les transports, l’urbanisme et les constructions publiques).

La conduite à vue
Dans la plupart des cas, l'exploitation des lignes de tramways repose sur le principe de la « conduite à vue », ou « conduite tramway ». Contrairement au cas des chemins de fer et aux réseaux de métro, où la signalisation assure au conducteur du convoi que la voie est libre devant lui, le traminot doit en permanence adapter sa vitesse, de façon à éviter tout contact avec une autre rame qui le précède, ou avec l'environnement rencontré (véhicules aux carrefours, piétons, etc.).

Les signaux d’exploitation
Aux carrefours (SLT : Signalisation Lumineuse de Trafic)
Dans la signalisation des tramways, on distingue plusieurs signaux :

• L’« Horizontal » : il interdit le passage. Si le feu ne passe pas au vertical, le conducteur peut repartir sur ordre, sans dépasser la vitesse de 10 km/h et en faisant fonctionner ses feux de détresse.
• Le « Vertical » (ou « Oblique » dans le cas d'un aiguillage avec changement de direction) : il autorise le passage.
• Le « disque » : il ordonne l'arrêt. Cependant, le conducteur peut franchir ce signal à condition qu'il ne soit pas en mesure de s'arrêter avant.
• Le « disque clignotant » : le signal est en dérangement. Le conducteur peut traverser le carrefour de lui-même. Il doit faire usage de ses feux de détresse et circuler à une vitesse inférieure à 10 km/h.
• Un « signal éteint » : le signal est en dérangement. Le conducteur doit marquer un arrêt équivalent à un stop. Pour s'avancer, il doit allumer ses feux de détresse et ne pas dépasser la vitesse de 10 km/h.

En outre, il existe lors des traversées des carrefours un système d'aide à la conduite (SAC) propre à chaque réseau (ou système de transport). Le SAC permet d'avoir une plus grande sécurité aux carrefours en aidant le conducteur à anticiper son freinage. En outre, il est toujours associé, de fait, au mât du signal qui précède le carrefour.

• Le SAC le plus couramment rencontré dans les réseaux français peut présenter plusieurs indications.
• Le losange permet d'informer le conducteur que celui-ci a été pris en charge (gestion de la priorité tramway au carrefour, géré par le contrôleur).
• Le point d'exclamation annonce le « Vertical ». De plus, il peut aussi être utilisé afin d'annoncer le « Disque ».

Panneaux et feu