Spécificité CEM des installations ferroviaires embarqués Forum de l’électronique – 27 Septembre 2005 Sous-titre (Arial 22 à 24) Spécificité CEM des installations ferroviaires embarqués - Insérer le texte à mettre en valeur - Carlos QUEIROS DE OLIVEIRA

ALSTOM Transport - Présentation - N°1 en : trains à très grande vitesse, trains pendulaires, systèmes de traction. N° 2 en : métros, trains à double niveau, signalisation, trains régionaux. Leader dans les services. 17% de part de marché mondial. Spécialisé dans l’électronique embarquée. 10 000 systèmes assemblés par an. Equipements de commande de puissance et de signalisation. 4 profils de clients : les clients internes ALSTOM Transport : établissements intégrateurs ferroviaires, les ensembliers (hors ALSTOM), les opérateurs ferroviaires, les autres sites ALSTOM. - Présentation - Le site de Villeurbanne est le chef de file mondial dans son activité avec un marché regroupant 56 pays

Les facteurs d'aggravation 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 d’influence, Spectre fréquentiel du bruit très large, Proportion croissante de passagers avec ordinateurs, téléphones mobiles, Equipotentialité entre les véhicules.

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

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

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

Les différents éléments d’un train ……. ……… ……………….…... .... ……….. ……... ……..... …………... ….. Systèmes d’information voyageurs Commandes de traction Commandes pour convertisseurs auxiliaires Systèmes d’informatique embarquée …. Systèmes de divertissement passagers Aide à la conduite - des kilomètres de câbles -

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 -

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

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

Mise à la masse des équipements NON  L R  Les reprises de masse sont parcourues par des courants haute fréquence. Elles présentent une impédance d’autant 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. - par tresse … L/d<5-

Mise à la masse des équipements - par tresse … -

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

Ségrégation des câbles / signaux  SEPARER LES CIRCUITS EN FONCTION DE LEUR NIVEAU DE PUISSANCE ET / OU DE LA CATEGORIE DE SIGNAUX A LAQUELLE ILS APPARTIENNENT Classe 1 : Circuits audio et vidéo analogiques Circuits d’émission – Réception HF Classe 2 : Circuits de transmission d’informations numériques Circuits de capteurs (alimentation – Signaux de mesure) Classe 3 : Circuits d’impulsions 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 - Un peu de ménage s’impose ! -

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

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

Séparer les circuits Installation incorrecte Installation correcte Coffre convertisseur de traction Antenne Pilotage Automatique Câbles HT ou câbles «moteur» Écran métallique ou éloignement Antenne PA Installation incorrecte Installation correcte - Pas d’équipements sensible à proximité d’un convertisseur de puissance ou de ses câbles -

Séparer les circuits 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 2 13 200 Vinduced (V) 100 15 1 d (cm) - Pas d’équipements sensible à proximité d’un convertisseur de puissance ou de ses câbles -

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

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

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

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

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

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

… pour des liaisons audio des deux côtés pour les câbles bifilaires d’un 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 qu’à une seule extrémité Ceci permet d’éviter ce que l’on appelle la “ronflette” - Cas exceptionnel -

Le train Le train l’inter caisse, l’accouplement entre train, les coffres (sous-caisse / en toiture).

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

Pourquoi cette règle ? Si l’on considère le pire cas, c’est-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 l’ordre de 2 m sur certains véhicules (sur d’autres, 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 l’on 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 d’éventuelles liaisons blindées entre voitures de façon bilatérale. - Interrompre les blindages dans le cas de liaisons entre 2 voitures, ou entre voiture et motrice -

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

L’accouplement entre train - Cohabitation et ségrégation -

L’accouplement entre train - Cohabitation et ségrégation -

Merci à tous Sous-titre (Arial 22 à 24) M. Carlos QUEIROS DE OLIVEIRA ALSTOM Transport 11-13, avenue de Bel Air 69627 Villeurbanne Cedex  : 04-72-81-46-27 Email : carlos.queiros-de-oliveira@transport.alstom.com Merci à tous - Insérer le texte à mettre en valeur -