Deux travaux d'EPF sur des questions d'actualité remportent le Prix LITRA 2021

Prix LITRA 2021, de gauche à droite : Martin Candinas, président de la LITRA et du jury, Daniel Regueiro Sánchez (lauréat 2021), le Conseiller fédéral Ueli Maurer, Alexander Staub et Patrick Althaus (lauréats 2021).

Les trains de nuit ont beaucoup gagné en popularité ces dernières années. Or, l’extension de l’offre engendre des coûts d’exploitation élevés, surtout dans le cadre des manœuvres. Patrick Althaus et Alexander Staub ont donc examiné les exigences techniques des voitures-couchettes dans le but de trouver des alternatives plus avantageuses et plus flexibles pour l’exploitation des trains de nuit. Ce travail leur a valu le Prix LITRA. Le deuxième prix revient à Daniel Regueiro Sánchez. Il a consacré son travail au problème des pics de consommation électrique ferroviaire qui se produisent lorsque plusieurs trains accélèrent simultanément sur le même tronçon. L’auteur vérifie comment il est possible de lisser ces pics et de stabiliser la consommation d’électricité.

Cette année, un total de douze travaux étaient lice pour le Prix LITRA. Seuls deux travaux de Bachelor ont été reçus pour cette édition. Le jury de huit personnes s’est réuni fin août et a finalement décidé de primer deux travaux de Master d’étudiants fréquentant l’EPF de Zurich. Les deux travaux récompensés traitent de questions actuelles pour lesquelles une solution efficace fait défaut. Comment gérer le fait que, bien que les trains de nuit soient une alternative écologique à l’avion, ils soient très coûteux à exploiter? Et quelle est la manière optimale de prévenir les conséquences potentiellement gravissimes d’un effondrement du réseau électrique ferroviaire? Voilà les questions traitées dans les travaux qui ont remporté le Prix LITRA 2021.

Concept d’entraînement et d'exploitation pour les voiture directes dotées d’une propulsion auxiliaire
Le train de nuit vit une seconde jeunesse en tant qu’alternative écologique à l’avion. Toutefois, son exploitation est souvent à peine rentable en raison de coûts très élevés. En effet, les trains de nuit actuels ne sont pas conçus dans une optique de flexibilité et de modularité. Ceci donne lieu à des concepts d’exploitation laborieux; les passagers sont «rassemblés» à divers arrêts et doivent parfois descendre tôt le matin. Les opérations de manœuvre jouent un rôle important à cet égard. L’entraînement à batterie et l’attelage automatique des trains ouvrent de nouvelles possibilités. Patrick Althaus et Alexander Staub, titulaires du Master en électrotechnique de l’EPF de Zurich, ont analysé ces processus. Ils ont examiné en profondeur le concept technique des trains à voitures directes. Leur analyse coût-utilité approfondie révèle que le meilleur potentiel correspond à un module de deux voitures à un étage dotées d’un attelage automatique et d’un entraînement à batterie Ceci permet d’effectuer des manœuvres sans locomotive et avec un minimum de ressources en personnel, de rassembler les modules pour former un train, voire de les garer sur des «voies hôtel». Le concept d’attelage est testé à l’exemple d’une liaison de nuit fictive entre la Suisse et l’Italie. Des modules provenant de diverses gares d’origine sont réunis, puis séparés en fin de parcours pour rallier différentes destinations. Selon les calculs des auteurs, le concept est rentable malgré les coûts d’acquisition plus élevés.

Quantification and reduction of power peaks in railway networks: a simulation-based approach
La densification des horaires ferroviaires s’est encore poursuivie ces dernières années. Les nouveaux trains sont en outre souvent dotés d'une accélération plus puissante que les anciens, surtout les Sprinter dans le trafic régional. Ceci accroît nettement la sollicitation des réseaux électriques: le fournisseur d’énergie doit être à même de couvrir de gros pics de consommation lorsque plusieurs trains accélèrent en même temps sur le même tronçon. C'est déjà délicat d’alimenter des trains circulant en même temps dans le cadre d'une exploitation normale, mais la charge peut augmenter encore en cas de perturbation. Même si en moyenne, la consommation est nettement inférieure, l’alimentation en électricité doit être dimensionnée pour les pics de consommation, ce qui est fort coûteux. Daniel Regueiro Sánchez simule les pics de consommation pour un tronçon au Tessin, d’abord pour l’exploitation normale, puis pour certains scénarios de retard. Son modèle présente effectivement de fortes pointes de charge, encore renforcées en cas de retard. Sa simulation démontre toutefois également qu’il est en principe possible de minimiser ces pics tout en préservant la ponctualité. À cette fin, l’auteur étudie des scénarios à démarrages décalés et une réduction de la puissance maximale des trains. La seconde stratégie s’avère particulièrement efficace pour réduire les pics de consommation: diminuer la puissance à disposition pour l’accélération de la locomotive réduit considérablement l’énergie nécessaire sans pour autant prolonger significativement le temps de parcours.

Aimeriez-vous lire les travaux primés et entrer en contact avec les lauréats? N’hésitez pas à contacter:

Michael Ruefer, directeur-adjoint de la LITRA
michael.ruefer@litra.ch
079 272 51 04