Cours de traction électrique

Leçon 1 • Aperçu de l'infrastructure de traction

Présente les réseaux d'alimentation électrique, les postes de transformation et les systèmes de contact qui acheminent l'énergie vers les véhicules. Prépare le terrain pour une étude détaillée dans les chapitres suivants.

Leçon 2 • Types de systèmes de traction électrique

Passe en revue les configurations de traction à courant continu, à courant alternatif et par batterie utilisées dans les transports ferroviaires et routiers. Fournit le cadre de classification utilisé tout au long du cours.

Leçon 3 • Conversion d'énergie dans la traction

Explique comment l'énergie électrique est convertie en mouvement mécanique dans les systèmes de traction. Relie les principes thermodynamiques et électromagnétiques à l'effort de traction.

Leçon 4 • Mécanique du mouvement du train

Couvre les forces agissant sur un véhicule en mouvement, notamment l'adhérence, la résistance en rampe et en courbe. Ancre les étudiants dans la physique nécessaire aux calculs de traction.

Leçon 1 • Schémas de protection des systèmes à courant continu

Couvre la protection contre les surintensités, les défauts à la terre et les courts-circuits pour les réseaux de traction à courant continu. Relie la coordination de la protection à la fiabilité et à la sécurité du système.

Leçon 2 • Réseaux de feeders et de distribution

Analyse les câbles d'alimentation positifs, les dispositions des jeux de barres et le sectionnement pour la distribution en courant continu. Montre comment la topologie du réseau affecte le réglage de la tension.

Leçon 3 • Contrôle du courant de retour et des courants vagabonds

Aborde les circuits de retour par le rail et la maîtrise des courants vagabonds qui provoquent la corrosion. Introduit les stratégies de liaison équipotentielle, de drainage et de surveillance.

Leçon 4 • Postes de transformation de traction pour systèmes à courant continu

Détaille les composants du poste redresseur, notamment les transformateurs, les redresseurs et l'appareillage de coupure. Explique comment les postes de transformation convertissent le courant alternatif du réseau en courant continu de traction.

Leçon 1 • Protection et coordination des systèmes à courant alternatif

Applique la protection de distance, différentielle et contre les surintensités aux feeders de traction à courant alternatif. Assure que les étudiants peuvent coordonner les réglages des relais sur l'ensemble du réseau d'alimentation.

Leçon 2 • Qualité de l'énergie dans la traction à courant alternatif

Analyse les harmoniques, le déséquilibre de tension et le papillotement causés par les charges de traction sur le réseau électrique. Introduit les équipements d'atténuation et la conformité aux normes.

Leçon 3 • Alimentation en traction à courant alternatif monophasé

Examine les systèmes monophasés 25 kV et 15 kV utilisés dans les chemins de fer à grande vitesse et les lignes principales. Explique les méthodes d'alimentation par autotransformateur et par transformateur survolteur.

Leçon 4 • Alimentation en traction à courant alternatif triphasé

Couvre l'alimentation triphasée utilisée dans les applications ferroviaires industrielles et certaines applications urbaines. Relie les exigences d'équilibrage des phases à la conception de l'interface réseau.

Leçon 1 • Géométrie de la caténaire et zigzag

Couvre la hauteur du fil de contact, le zigzag et le préfléchissement pour assurer une captation uniforme du courant. Relie les paramètres géométriques à l'usure du pantographe et aux limites de vitesse.

Leçon 2 • Interaction pantographe-caténaire

Analyse l'interaction dynamique entre le pantographe et la caténaire à l'aide de la théorie de la propagation des ondes. Identifie les causes d'arc, d'usure et de perte de contact.

Leçon 3 • Composants du système de caténaire

Identifie le fil porteur, le fil de contact, les pendules et les bras de registration dans les assemblages de caténaire. Établit les connaissances sur les composants nécessaires à la conception et à l'inspection.

Leçon 4 • Conception et fonctionnement du pantographe

Examine les types de pantographes, la force de contact et le comportement aérodynamique à grande vitesse. Relie les caractéristiques du pantographe aux performances de captation de courant.

Leçon 1 • Moteur asynchrone à courant alternatif pour la traction

Explique le fonctionnement du moteur asynchrone à cage d'écureuil sous variateur de fréquence. Relie le glissement, le couple et la maîtrise du flux aux performances de traction.

Leçon 2 • Intégration du système d'entraînement de traction

Intègre le moteur, le convertisseur, la boîte de vitesses et le bogie dans un système d'entraînement de traction complet. Évalue l'efficacité du système et la conception de la transmission mécanique.

Leçon 3 • Principes du moteur à courant continu de traction

Couvre les caractéristiques des moteurs à courant continu série, shunt et compound pertinentes pour les applications de traction. Relie les courbes couple-vitesse aux exigences de performance du véhicule.

Leçon 4 • Convertisseurs électroniques de puissance dans la traction

Détaille les onduleurs, les hacheurs et les redresseurs utilisés pour maîtriser les entraînements des moteurs de traction. Relie les stratégies de commutation aux performances du moteur et à la génération d'harmoniques.

Leçon 1 • Principes du freinage par récupération

Explique comment les moteurs de traction fonctionnent en génératrices pendant le freinage pour restituer l'énergie à l'alimentation. Quantifie l'énergie récupérable à l'aide de l'analyse de la courbe vitesse-temps.

Leçon 2 • Stockage d'énergie embarqué

Examine les batteries et les supercondensateurs embarqués pour le fonctionnement sans caténaire et l'écrêtement des pointes de puissance. Relie le stockage embarqué aux contraintes d'autonomie et de poids.

Leçon 3 • Mesure de l'énergie et analyse des économies

Applique des outils de comptage et de simulation pour quantifier les économies d'énergie issues du freinage par récupération. Soutient le développement du business case pour l'investissement dans le stockage.

Leçon 4 • Freinage rhéostatique et freinage combiné

Couvre le freinage rhéostatique comme solution de repli lorsque la récupération n'est pas possible. Explique le freinage combiné alliant freinage par récupération et freinage par friction.

Leçon 1 • Maîtrise des trains basée sur la communication

Analyse l'architecture de la maîtrise des trains basée sur la communication utilisant une communication radio continue pour le fonctionnement en canton mobile. Relie la réduction de l'intervalle entre trains à l'amélioration de la capacité du réseau.

Leçon 2 • Conduite automatique des trains

Détaille les fonctions de conduite automatique des trains, notamment l'arrêt en station, la maîtrise des portes et la conduite économe en énergie. Évalue les performances de la conduite automatique des trains par rapport aux références de la conduite manuelle.

Leçon 3 • Systèmes de protection automatique des trains

Explique la supervision de la vitesse, les déclenchements de freinage d'urgence et la signalisation en cabine dans les systèmes de protection automatique des trains. Relie la logique de protection à la conduite sécurisée du train.

Leçon 4 • Supervision, acquisition et maîtrise des données

Couvre l'architecture SCADA pour la surveillance et la maîtrise à distance de l'alimentation en traction. Relie l'acquisition de données en temps réel à la prise de décision opérationnelle.

Leçon 1 • Fiabilité, disponibilité et maintenabilité

Applique l'analyse RAM aux composants du système de traction pour prédire les taux de défaillance et les besoins de maintenance. Relie les résultats RAM au coût du cycle de vie et à la fiabilité du service.

Leçon 2 • Analyse des flux de charge et de la tension

Applique la simulation de flux de charge pour prédire les profils de tension et la distribution du courant en période de pointe de trafic. Identifie les goulots d'étranglement et éclaire l'implantation des postes de transformation.

Leçon 3 • Revue de conception et validation

Mène des revues de conception structurées et des essais de réception en usine pour valider les conceptions de systèmes de traction. Prépare les étudiants aux activités de mise en service et de transfert.

Leçon 4 • Modélisation de la consommation d'énergie

Modélise la consommation d'énergie de traction à l'aide de la simulation des performances du train sur des profils de route. Soutient le dimensionnement de l'infrastructure et la planification des achats d'énergie.