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En train à travers les Alpes

Inauguration de l’ouvrage du siècle en Suisse: le tunnel de base du Saint-Gothard abrite de nombreux produits d’ABB

L’inauguration du tunnel de base du Saint-Gothard est un événement majeur. Prochainement, les trains passeront sous la crête principale des Alpes en empruntant une ligne de 57 km et le trajet entre Zurich et Milan sera réduit d’une heure. Des technologies innovantes d’ABB contribuent au succès à long terme de cette nouvelle artère de trafic centrale en plein cœur de l’Europe.

17 ans se sont écoulés entre le premier dynamitage le 4 novembre 1999 et l’inauguration le 1er juin 2016. La construction du tunnel de base du Saint-Gothard est un projet grandiose en matière de transport. La Suisse a fêté ce projet comme il se doit, dévoilant à tout un chacun la force de ses valeurs que sont l’innovation, la précision et la fiabilité. «Nous nous réjouissons à l’avance de pouvoir exploiter dès la fin 2016 le plus long tunnel ferroviaire du monde», a déclaré Andreas Meyer, CEO des CFF (interview). «Nous avons réussi à inaugurer le tunnel un an plus tôt que prévu et sans dépasser le budget, ce qui témoigne de la qualité de la gestion de projets en Suisse.» Plus de 80 000 personnes ont participé à la fête le premier week-end de juin sur les sites nord et sud de ce tunnel de 57 km de longueur. Les raisons de se réjouir ne manquent pas. Lorsqu’en 2020, tous les projets associés – en particulier le tunnel de base de Ceneri – aux nouvelles lignes ferroviaires à travers les Alpes (NLFA) seront achevés, la durée de trajet entre Zurich et Milan ou Bâle et Milan sera réduite de 60 minutes et la capacité de transport de marchandises sera augmentée de près de 50%. Une fois la fête finie, les travaux doivent cependant reprendre. Avant que l’exploitation régulière puisse commencer le 11 décembre 2016 dans les nouveaux tubes, plusieurs milliers de marches d’essai doivent encore être réalisées.

28,2 millions de tonnes de roche ont été extraites pour construire ces doubles tubes record. En période de pointe, environ 2400 personnes y ont travaillé en trois huit, 24h/24. Au total, 152 km de tubes ont été percés, parfois dans des conditions géologiques très difficiles, pour réaliser les deux tubes principaux et les galeries de sécurité, de ventilation et les galeries transversales.

La hauteur maximale du tunnel est de 550 m. Cela permettra aux trains de circuler sur une ligne de plaine, presque sans pente, sous la crête principale des Alpes. Le parcours entre Altdorf et Bellinzona sera ainsi réduit de 30 km.

Le coût total effectif du tunnel de base du Saint-Gothard s’élève à 12,2 milliards CHF. Un investissement de 23 milliards CHF est nécessaire pour l’intégralité des NLFA, incluant le tunnel de base du Lötschberg, du Saint-Gothard et de Ceneri. En contre-partie, au terme du projet des NLFA en 2020, l’Europe centrale sera dotée d’un axe de transport ferroviaire nord-sud extrêmement performant. Rien que dans la zone située entre l’Allemagne du sud et l’Italie du nord, plus de 20 millions de personnes profiteront du tunnel de base du Saint-Gothard. Les liaisons ferroviaires seront plus rapides, plus fiables et plus ponctuelles.

À 250 km/h à travers la montagne

Des trains de voyageurs circuleront sur l’axe nord-sud toutes les demi-heures et franchiront généralement le tunnel à une vitesse de 200 km/h. À l’avenir, ce sera même à 250 km/h.

La ligne de plaine à travers le Saint-Gothard offre aussi d’importants avantages pour le transport de marchandises. Elle permet le passage de trains plus longs, avec des chargements plus lourds, moins de locomotives et des parcours raccourcis. L’efficacité et la fiabilité augmentent dans le transport de marchandises sur rails. Le chemin de fer devient donc plus compétitif. La capacité de transport augmente aussi. Chaque jour, 260 trains de marchandises ordinaires peuvent circuler. Sur l’ancienne ligne de faîte, c’est 180 maximum. À l’avenir, les trains de marchandises n’auront plus besoin d’une locomotive de pousse pour traverser les Alpes suisses, ni de longues manœuvres. Cela permettra de gérer la hausse attendue du transport de marchandises sur l’axe nord-sud.

Le travail s’appuie sur une tradition

Afin d’assurer le bon déroulement du trafic dans ce tunnel record, ABB a fourni des technologies de premier plan pour la commande de la ventilation absolument nécessaire dans le tunnel, l’approvisionnement en énergie de l’infrastructure et l’alimentation sans interruption des centres de maintenance et d’intervention. Le travail d’ABB s’appuie sur une tradition. En 1903 déjà, BBC a électrifié le tunnel du Simplon d’une longueur de 20 km entre Brigue (Suisse) et Iselle di Trasquera (Italie) à ses propres risques et périls, considérant ce projet comme une première piste de réflexion pour les CFF. L’entreprise MFO (Maschinenfabrik Oerlikon) rachetée ultérieurement par BBC s’est chargée en 1920 de l’électrification du tunnel de faîte du Saint-Gothard ouvert en 1882. C’est aussi à MFO que l’on doit à cette époque les locomotives électriques du Saint-Gothard, qui sont devenues cultes parmi les véhicules ferroviaires suisses, en particulier les locomotives des trains de marchandises appelées «crocodiles» verts.

« ABB a fourni des technologies de premier plan afin d’assurer le bon déroulement du trafic dans le tunnel. »

La ventilation la plus puissante

Une des prestations majeures d’ABB dans ce nouveau tunnel de base du Saint-Gothard est la ventilation. Huit ventilateurs d’une puissance totale de 15,6 MW dans les deux centrales de ventilation de Sedrun et Faido forment la ventilation la plus puissante du monde avec 24 turboventilateurs directement installés dans les tubes du tunnel près des portails Erstfeld et Faido. Dans le cadre d’un consortium constitué avec TLT-Turbo GmbH, ABB a fourni la distribution moyenne et basse tension avec des transformateurs d’entraînement et des convertisseurs ACS1000 et des composants basse tension. Le système de commande et ses calculateurs proviennent aussi d’ABB. Les installations communiquent avec le système de commande du tunnel via le système technique de terrain constitué de contrôleurs AC 800M et les deux calculateurs à Sedrun et Faido. Sont également inclus dans la fourniture l’instrumentation et les capteurs de tout le système de ventilation. «Le système de ventilation est entièrement redondant. Si un système est défaillant, il est possible de régler la ventilation dans le gestionnaire des scénarios de manière à ce que les autres composants prennent le relais des tâches concernées. Dans le cadre d’un fonctionnement normal néanmoins, les deux systèmes fonctionnent toujours simultanément parce que c’est plus économique», indique Alwin Larcher, chef de projet ABB du consortium en charge de la réalisation de la ventilation. La commande d’ABB, basée sur le système 800xA, traite toutes les données utiles comme l’humidité ou la vitesse de l’air et produit l’atmosphère souhaitée dans le tunnel par transmission d’ordres aux équipements de ventilation. «Il ne faut pas sous-estimer les influences météorologiques au nord et au sud. En cas d’anticyclone dans le sud, l’air est envoyé vers le nord, à travers le tunnel», explique Alwin Larcher. Des systèmes additionnels tels que les portes d’issue de secours, les signalisations et les panneaux indicateurs sont également commandés via le système ABB.

La ventilation du tunnel est la plus puissante du monde. ABB a travaillé sur ce gros projet pendant près de six ans.

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Un environnement difficile

ABB a utilisé 875 travées moyenne tension isolées au gaz de type ZX0 pour l’infrastructure du tunnel de 50 Hz. Les installations de distribution de 16 kV sont très compactes. Plus de 500 unités de protection et de commande REF542plus et une protection à distance multi-étage garantissent une sécurité optimale sur toute la longueur du tunnel. Plusieurs centaines de transformateurs secs imprégnés sous vide d’ABB assurent par ailleurs l’approvisionnement en énergie 50 Hz du tunnel et du réseau de secours.

«Le tunnel du Saint-Gothard présente un certain nombre de problématiques, notamment les conditions climatiques difficiles et un environnement sensible caractérisé par des dépôts de sel, des poussières résultant du freinage, des particules de suie et une abrasion des rails et des fils de contact. À cela s’ajoutent de fortes variations de pression de 10 kPa au passage des trains à 250 km/h», souligne Mark Wiegershaus, Head of Product Marketing pour les installations de distribution moyenne tension isolées au gaz chez ABB à Ratingen. «Parallèlement à la partie haute tension soudée et étanche au gaz par défaut, nous avons fourni une armoire de commande classée IP65, ce qui exclut tout risque de pénétration de poussière ou de projection d’eau.» Par ailleurs, les installations de distribution sont placées dans les travers-bancs du tunnel qui servent aussi d’issues de secours. «Nous avons donc solutionné le problème de décompression observé en cas d’arc avec un absorbeur qui empêche l’air chaud de circuler dans les issues de secours», a déclaré le chef de projet Helmut vom Dorp.

ABB a installé des systèmes de protection des câbles PMA sur une longueur totale de plus de 21 km pour les lignes électriques de l’installation d’éclairage constituée de plus de 10 000 lampes d’orientation et 450 systèmes d’éclairage des issues de secours. «Nous avons pu démontrer au cours de la phase d’attribution du marché que notre polyamide spécialement formulé est une solution de protection des câbles qui respecte parfaitement, voire dépasse toutes les exigences formulées. Pour les rayons de courbure, la flexibilité et la rapidité de montage du plastique sont très avantageuses», explique Brigitte Beck, Local Business Unit Leader d’ABB PMA à Uster, ajoutant «Nous proposons par ailleurs une solution système de bout-en-bout classique, du tuyau de protection jusqu’aux fixations.»

Dépôts de sel, poussières résultant du freinage, suie: les armoires des installations de distribution ont été conçues par ABB pour résister aux conditions difficiles qui règnent dans le tunnel.

Redondance bidirectionnelle

Pour l’entretien quotidien et les événements spéciaux, des centres de maintenance et d’intervention sont installés à Biasca et Erstfeld. Sur ces deux sites, ABB a mis en place une installation d’alimentation sans interruption de type ASI Conceptpower DPA 250. «La structure modulaire de l’ASI garantit une grande disponibilité. Trois modules sont attribués au réseau local de 50 Hz et trois autres au réseau ferroviaire de 16,7 Hz. Le réseau ferroviaire et le réseau local présentent une redondance bidirectionnelle et se remplacent au besoin», explique Markus Steiner, responsable des ventes ASI chez ABB Suisse. «Si les deux réseaux sont en panne, la batterie fournit une puissance de 90 kVA pendant une heure.» Afin d’utiliser le plus économiquement possible l’énergie de la batterie, seules les fonctions vitales et les plus importantes, comme les installations de télécommunication, le système de commande du chemin de fer, le réseau CUC, le serveur et le système immotique sont alimentés par l’ASI en cas de panne.

ABB joue aussi un rôle central dans l’avenir du chemin de fer. En effet, un groupe de traction d’ABB sera installé dans les futurs trains à grande vitesse EC250 de Stadler qui franchiront le tunnel de base du Saint-Gothard sur la ligne reliant Francfort-sur-le-Main et Milan.

Les CFF se concentrent sur la sécurité: C’est ainsi que sont également intégrés les produits de protection des câbles d’ABB dans le système d’éclairage d’urgence.