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Spécificité CEM des installations ferroviaires embarqués Carlos QUEIROS DE OLIVEIRA Forum de lélectronique – 27 Septembre 2005.

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1 Spécificité CEM des installations ferroviaires embarqués Carlos QUEIROS DE OLIVEIRA Forum de lélectronique – 27 Septembre 2005

2 2 ALSTOM Transport Le site de Villeurbanne est le chef de file mondial dans son activité avec un marché regroupant 56 pays N°1 N°1 en : trains à très grande vitesse, trains pendulaires, systèmes de traction. N° 2 N° 2 en : métros, trains à double niveau, signalisation, trains régionaux. Leader Leader dans les services. 17% 17% de part de marché mondial. Spécialisé dans lélectronique embarquée systèmes assemblés par an. Equipements de commande de puissance et de signalisation. 4 profils de clients : 4 profils de clients : –les clients internes ALSTOM Transport : établissements intégrateurs ferroviaires, –les ensembliers (hors ALSTOM), –les opérateurs ferroviaires, –les autres sites ALSTOM. - Présentation -

3 3 Proximité entre les différents équipements, Grande diversité des alimentations et tensions de service, (trains tri tension) Site avec des caractéristiques très variables, Glissement du contact pantographe / caténaire, Grande vitesse des véhicules et présence de sources mobiles dans les zones dinfluence, Spectre fréquentiel du bruit très large, Proportion croissante de passagers avec ordinateurs, téléphones mobiles, Equipotentialité entre les véhicules. Les facteurs d'aggravation

4 4 A part la caténaire, aucun lien "filaire" avec le monde extérieur, Châssis métalliques des véhicules, Masse des équipements. Les facteurs favorables

5 5 Foudre Système ferroviaire voisin Ordinateur Téléphone portable Electronique de contrôle Pacemaker Récepteur radio Radar Talkie Walki e Antennes radio, VHF Lignes haute tension Système ferroviaire voisin Réseau Télécom Contact pantographe / caténaire Equipements sensibles Equipements perturbateurs Contacteurs Relais Moteurs Transformateur Auxiliaire s Ordinateur Téléphone portable Electronique de contrôle Pacemaker Récepteur radio Circuit de voie Equipement industriel Produit domestique Signalisation Téléphone Radio TV - Beaucoup de monde - Les sources de perturbations

6 6SourceVictimesConséquences Systèmeferroviaire En dehors du système Dans le système Signalisation Récepteur ILS embarqué (système avionique) Récepteur radio / TV Téléphone Pertes temporaire de fonctionnement Conséquence catastrophique Pertes temporaire de fonctionnement Conséquence catastrophique Pertes temporaire de fonctionnement Conséquence non catastrophique Pertes temporaire de fonctionnement Conséquence non catastrophique Les sources de perturbations - Exemple -

7 7 - des kilomètres de câbles - Les différents éléments dun train ……. ……… ……………….… ……….. ……... ……..... …………... ….. Systèmes dinformation voyageurs Commandes de traction Commandes pour convertisseurs auxiliaires Systèmes dinformatique embarquée …. Systèmes de divertissement passagers Aide à la conduite

8 8 Les équipements Les équipements : pilotage des convertisseurs d'énergie et des chargeurs de batterie, pilotage des systèmes de propulsion, information passager, aide à la conduite et maintenance, calculateur sécuritaire embarqué (signalisation), GSMR …. - Cohabitation -

9 9 Mise à la masse des équipements - Oui mais comment ? … - En général nos équipements sont métalliques. Les relier à la masse mécaniques du train est le seul moyen dassurer la protection des organes électroniques internes contre la majeure partie des perturbations

10 10 Mise à la masse des équipements - par vis … - Masse mécanique du train Fixation (vis) Peinture épargnée et propre Peinture ou protection Équipement

11 11 Mise à la masse des équipements - par tresse … L/d<5- L R NON Les reprises de masse sont parcourues par des courants haute fréquence. Elles présentent une impédance dautant plus forte que la fréquence est élevée. Il faut donc les dimensionner les plus courtes possibles avec des sections les plus larges possibles, pour ne pas introduire de tensions parasites importantes et veiller à une connexion électrique correcte.

12 12 Mise à la masse des équipements - par tresse … -

13 13 Le câblage Le câblage : haute tension, alimentation batterie, réseaux numériques, (FIP, CAN, LON, MVB, Ethernet, …) capteurs analogiques, audio et vidéo, … - Cohabitation -

14 14 Ségrégation des câbles / signaux - Un peu de ménage simpose ! - Classe 1 :Circuits audio et vidéo analogiques Circuits démission – Réception HF Classe 2 :Circuits de transmission dinformations numériques Circuits de capteurs (alimentation – Signaux de mesure) Classe 3 :Circuits dimpulsions de commande de semi-conducteurs Classe 4 : Circuits batterie de faible puissance : - alimentation des baies électroniques - signaux de commande tout ou rien, - commande de relais, contacteurs, électrovannes Classe 5 :Circuits de puissance : - tension caténaire, - alimentation des moteurs de traction, - réseaux auxiliaires 500 V, 380 V, etc... - charges batterie, etc... Classe 6 :Circuits atypiques : - 60 V/ 24 kHz, - etc... ELOIGNER LES TORONS AFIN DE REDUIRE LES COUPLAGES ENTRE CABLES ELOIGNER LES TORONS AFIN DE REDUIRE LES COUPLAGES ENTRE CABLES SEPARER LES CIRCUITS EN FONCTION DE LEUR NIVEAU DE PUISSANCE ET / OU DE LA CATEGORIE DE SIGNAUX A LAQUELLE ILS APPARTIENNENT SEPARER LES CIRCUITS EN FONCTION DE LEUR NIVEAU DE PUISSANCE ET / OU DE LA CATEGORIE DE SIGNAUX A LAQUELLE ILS APPARTIENNENT

15 15 - Propre et sale !!! - Ségrégation des câbles / signaux

16 16 - Propre et sale !!! - Ségrégation des câbles / signaux

17 17 Coffre convertisseur de traction Antenne Pilotage Automatique Câbles HT ou câbles «moteur» Écran métallique ou éloignement Câbles HT ou câbles «moteur» Antenne PA Installation incorrecteInstallation correcte - Pas déquipements sensible à proximité dun convertisseur de puissance ou de ses câbles - Séparer les circuits

18 18 Tension induite par les câbles d'un rhéostat de freinage sur une antenne de contrôle automatique installée à proximité : di/dt = 1000 A/μs. antenne de section S = 100 cm² Vinduced = S.μo.dH/dt = (1/2π.d) × S.μo.di/dt V induced (V) d (cm) - Pas déquipements sensible à proximité dun convertisseur de puissance ou de ses câbles - Séparer les circuits

19 19 - Réduire les boucles en mode commun - Câblage incorrectCâblage correct Réduire la surface des boucles

20 20 Réduire la surface des boucles - Contre une paroi métallique du train - Utilisation des chemins de câble

21 21 En lair - Souvent difficile à réaliser - - Souvent difficile à réaliser - masse Toron de câbles Conducteur libre Raccordement des conducteurs libres et excédentaires à la masse du châssis aux extrémités

22 22 Blinder les signaux sensibles Câbles batterie Câbles non blindés Câbles batterie Câbles blindés Classe 1 :Circuits audio et vidéo analogiques Circuits démission – Réception HF Classe 2 :Circuits de transmission dinformations numériques (FIP, CAN, Ethernet, … ) Circuits de capteurs (alimentation – Signaux de mesure) Classe 3 :Circuits dimpulsions de commande de semi-conducteurs - Correctement -

23 23 Les reprises de blindage - Sauf … - Un câble blindé transportant des informations entre deux (ou plusieurs) équipements dun même véhicule doit être repris à la masse mécanique du véhicule (train) des DEUX CÔTES

24 24 Les technologies de raccordement Qui dit blindage dit reprise de blindage - Connecteur entièrement métallique -

25 25 … pour des liaisons audio - Cas exceptionnel - des deux côtés pour les câbles bifilaires dun seul côté pour les câbles coaxiaux ? : utilisation en BF, il faut limiter la circulation de courants sur son écran, donc ne le raccorder à la masse mécanique quà une seule extrémité Ceci permet déviter ce que lon appelle la ronflette

26 26 Le train linter caisse, laccouplement entre train, les coffres (sous-caisse / en toiture).

27 27 … à linter caisse / autocoupleur INTERROMPRE LES BLINDAGES DANS LE CAS DE LIAISONS ENTRE DEUX VOITURES, OU ENTRE MOTRICE ET VOITURE - Equipotentialité entre 2 voitures non assurée A 400 A

28 28 Pourquoi cette règle ? - Interrompre les blindages dans le cas de liaisons entre 2 voitures, ou entre voiture et motrice - Si lon considère le pire cas, cest-à-dire que la totalité du courant caténaire maximal (4000 A) traverse les liaisons entre remorques (ou entre motrice et remorque). Sachant que la résistance de ces liaisons peut être de lordre de 2 m sur certains véhicules (sur dautres, elle est beaucoup plus faible. Ex : 180 µ sur une rame Eurostar), la tension entre deux remorques consécutives (ou entre motrice et remorque) peut atteindre 8 V. Le courant dans un écran long de 2 mètres (R = 20 m ) pourrait alors être, si lon reliait le blindage de telles liaisons de façon bilatérale, de 400 A, ce qui serait évidemment excessif. Dans le cas général, il serait donc imprudent de relier déventuelles liaisons blindées entre voitures de façon bilatérale.

29 29 … pour des capteurs isolés - Equipotentialité entre caisse et bogie non assurée -

30 30 Laccouplement entre train - Cohabitation et ségrégation -

31 31 Laccouplement entre train - Cohabitation et ségrégation -

32 M. Carlos QUEIROS DE OLIVEIRA ALSTOM Transport 11-13, avenue de Bel Air Villeurbanne Cedex : Merci à tous


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