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TECHNIQUE DES INSTALLATIONS DE TRANSPORT PAR CÂBLE : NOTIONS DE BASE

Eléments structurels des funiculaires, téléphériques à va-et-vient et installations bicâbles à mouvement unidirectionnel

Suite à une incitation provenant du cercle des lecteurs d’ISR, nous avons décidé de publier, répartis sur plusieurs cahiers, une série d’articles sur les notions de base de la technique des transports par câble, rédigés par le Pr Josef Nejez à l’intention des lectrices et des lecteurs ne disposant pas d’une formation technique en la matière.

Créée par Josef Nejez

Tous les systèmes de transport par câble présentent une quantité d’éléments de construction. La fonction de ces éléments est le plus souvent évidente. Prenons par exemple les pylônes de téléphériques : il est clair qu’ils servent de points de sustentation pour les câbles le long du tracé. On ne peut cependant pas considérer comme généralement connus l’agencement aussi bien que la fonction des éléments structurels de ces points de sustentation pour les différents câbles d’exploitation (câble porteur, câble tracteur, câble porteur-tracteur). Nous nous proposons donc de décrire ici quelques-uns de ces éléments de construction afin de permettre à nos lectrices et nos lecteurs de mieux comprendre un certain nombre de données techniques importantes concernant les différents systèmes de transport par câble.

Funiculaires

La caractéristique des funiculaires réside dans le fait que les véhicules de ce type d’installation circulent normalement sur des rails et sont mus par un câble tracteur.

Un funiculaire se compose le plus souvent de deux véhicules fonctionnant en va-et-vient sur une voie unique avec à mi-trajet un évitement leur permettant de se croiser.

Tracé et guidage du câble tracteur

Le câble tracteur se déplace sur la voie entre les rails, en passant sur des galets. Sur les parties du tracé en ligne droite on a deux galets de câble tracteur l’un à côté de l’autre en ligne droite, soit un pour le câble tracteur et un pour le câble lest (Fig. 1).

A la différence des téléportés présentant, à quelques rares exceptions près, un tracé en ligne droite d’une station à l’autre, le tracé d’un funiculaire peut avoir des parties curvilignes ; dans ces courbes, le câble tracteur est posé sur des galets obliques destinés à absorber les forces de déviation horizontales (Cf. Fig. 2). On a par ailleurs besoin de galets obliques au niveau de l’évitement, où l’on a quatre courbes (Cf. Fig. 4, moitié haute de la photo) ainsi que dans les aiguillages (Cf. Fig. 4, en bas, au bord de la photo). Il est aussi courant de devoir modifier l’inclinaison des rails dans le plan vertical en fonction des inégalités du terrain : rails en arcs concaves sur les bosses et rails en arcs convexes dans les creux.

 

Evitement d’Abt

A chacune des extrémités supérieure et inférieure de l’évitement se trouve un appareil de voie qui, à la différence d’un aiguillage classique pour voies de chemin de fer, ne comporte pas d’aiguille mobile. Cet évitement est désigné, du nom de son inventeur, comme Evitement d’Abt.

L’évitement d’Abt nécessite une paire de roues spéciales pour le wagon de funiculaire : d’un côté une roue à deux boudins, de l’autre une roue à tambour sans boudin. La Fig. 3 représente schématiquement les paires de roues des deux wagons passant l’un à côté de l’autre lors du franchissement de l’évitement.

L’évitement d’Abt (Cf. Fig. 4) fonctionne comme suit : sur le wagon de gauche, la roue à boudins se trouve sur le côté gauche, sur le wagon de droite sur le côté droit. Le wagon de gauche est donc poussé par les roues à deux boudins contre la voie gauche de l’évitement en suivant le rail externe gauche qui est un rail continu, tandis que le wagon de droite est poussé par ses roues à deux boudins contre la voie droite de l’évitement en suivant le rail externe droit. Chacun des deux rails internes présente un espace libre avec pattes de lièvre pour le passage du câble tracteur ainsi que du câble lest. Les pattes de lièvre permettent à la roue à tambour large de traverser l’espace libre. Au commencement de l’évitement d’Abt, le rail interne se termine en forme de patte de lièvre avec un espacement par rapport au rail externe pour que le boudin interne de la roue à boudin puisse passer ; la roue à tambour peut traverser l’espace libre opposé au niveau des pattes de lièvre.

Equipements de gares

L’entraînement des funiculaires est normalement situé à la gare amont. Le câble tracteur est guidé par la poulie motrice – le plus souvent une poulie à double gorge avec contre-poulie – vers les galets de roulement sur le tracé, en passant par des poulies de déviation, et ancré sur les wagons (tête scellée, ancrage à tambour ou mâchoires ; Cf. article Raccordement de câbles, ISR 5/2019, p. 68). En règle générale, les funiculaires ont un câble antagoniste passant à la gare aval sur une poulie de renvoi à tension par contrepoids. Ceci permet d’augmenter la tension du câble tracteur dans la proportion nécessaire en cours de fonctionnement (pour éviter d’avoir un câble distendu lors du freinage ou pour éviter le glissement sur la poulie motrice).

Les wagons de funiculaires sont adaptés pour l’inclinaison de la voie grâce à leurs compartiments en gradins. Les quais doivent en conséquence être construits sous forme d’escaliers à plus ou moins faible pente (Cf. Fig. 5).

 

Téléphériques à va-et-vient

Lorsqu’on parle de téléphériques à va-et-vient il s’agit en principe de téléportés à deux voies coaxiales utilisant le système bicâble (câble porteur simple ou double et un câble tracteur) fonctionnant en va-et-vient avec deux véhicules (Fig. 6).

Les ouvrages de gare sont généralement courts ; par contre, en raison de la hauteur des véhicules (cabine +suspente + train de roulement) ils sont relativement hauts (Fig. 7).

Equipements de gares

A la gare amont les câbles porteurs sont ancrés sur des tambours tandis qu’à la gare aval ils sont soit tendus grâce à des contrepoids, soit fixés à des tambours d’ancrage.

L’entraînement se trouve dans la plupart des cas à la gare amont, le dispositif de tension pour la boucle de câble tracteur (généralement un contrepoids) à la gare aval. L’entraînement et le dispositif de tension peuvent également être réunis dans la même gare (« entraînement-tension »), le plus souvent à la gare aval. 

Guidage du câble tracteur

A la gare motrice le câble tracteur est entraîné par la poulie motrice et guidé par des poulies de déviation vers la voie, il passe le cas échéant sur les galets porteurs de câble tracteur des pylônes pour arriver aux véhicules où il est raccordé aux axes de suspension (liaison entre la suspente et le chariot de roulement des véhicules de téléphériques à va-et-vient), généralement au moyen de têtes scellées. Un autre câble tracteur va des axes de suspension des véhicules – en passant le cas échéant sur les galets porteurs des pylônes – aux poulies de déviation et de renvoi de la gare opposée. Le câble tracteur se trouvant au-dessus des véhicules est désigné comme câble tracteur supérieur, celui qui se trouve au-dessous, généralement de plus petit diamètre, est dit câble tracteur inférieur. Sur photo de la Fig. 8 on voit le chariot de roulement d’un véhicule de téléphérique à va-et-vient avec les désignations des éléments de construction énumérés ci-dessus.

Les câbles tracteurs supérieur et inférieur peuvent aussi être exécutés en tant que boucle de câble tracteur fermée, épissée. Dans ce cas, les véhicules sont fixés au câble tracteur par des pinces.

Pylônes

Pour assurer une distance au sol des véhicules suffisante, il peut être nécessaire – suivant la configuration du terrain – de prévoir des ouvrages de ligne (pylônes) (Cf. notre article Courbes de câbles, profil longitudinal des installations de transport par câblesdans le cahier ISR 2/2020, p. 66). Les pylônes de téléphériques à va-et-vient sont en règle générale des pylônes en treillis d’acier. La Fig. 9 représente la tête d’un pylône de ce type avec les éléments constitutifs nécessaires pour le guidage des câbles porteur et tracteur : sabots de câble porteur et galets support de câble tracteur de chaque côté de la potence du pylône. Le schéma que l’on trouve à la Fig. 10 montre la position du câble porteur et du câble tracteur sur la potence.

Téléphériques à va-et-vient avec câbles porteurs doubles

Les téléphériques à va-et-vient modernes, équipés de cabines à grande capacité – de l’ordre d’une centaine de personnes –  sont conçus selon la technique des câbles porteurs doubles.

Les câbles porteurs doubles sur chaque voie permettent d’atteindre une très forte charge totale des véhicules et – ce qui est particulièrement important – de prévoir des suspensions intermédiaires pour le câble tracteur : les cavaliers (Fig. 11). Le cavalier consiste en une cage suspendue sous les doubles câbles tracteurs, dans laquelle est placé un galet support de câble tracteur.

Les cavaliers évitent d’avoir une flèche verticale du câble tracteur trop importante dans les longues portées, ils réduisent le coefficient de charge transversale maximale du câble porteur due au poids du câble tracteur et réduisent à peu près entièrement le risque de déraillement du câble tracteur (chevauchement du câble porteur par le câble tracteur suite à des oscillations trop fortes du câble tracteur).

Un autre avantage des téléphériques à va-et-vient à doubles câbles porteurs est leur meilleure stabilité au vent.

Téléphériques unidirectionnels bicâbles

En règle générale, on entend par téléphérique unidirectionnel bicâble une installation sur laquelle les véhicules sont désaccouplés dans les gares du câble tracteur se déplaçant en boucle continue, pour permettre l’embarquement et le débarquement des passagers. En ligne, les cabines se déplacent sur un câble porteur grâce à un chariot à quatre galets de roulement et sont reliées au câble tracteur à l’aide d’un mors mobile (Fig. 12).

 

 

De nombreux éléments structurels du guidage du câble sur un téléphérique unidirectionnel bicâble sont identiques à ceux d’un téléphérique à va-et-vient ; toutefois le câble tracteur doit obligatoirement être configuré en boucle.

Equipements de gares

La différence majeure par rapport à un téléphérique à va-et-vient se situe au niveau des mécanismes d’accélération-décélération. En effet, sur les installations unidirectionnelles bicâbles, les véhicules débrayables traversent les gares, nécessitant donc des zones horizontales plus longues pour la prise de câble et la déconnexion en gare, l’accélération-décélération ainsi que la zone de contournement ; ce qui nécessite des gares plus longues.

Le coût plus élevé de ces installations a eu pour conséquence, au cours des dernières décennies, un recul de la réalisation de téléphériques unidirectionnels bicâbles au profit des installations unidirectionnelles monocâbles ; néanmoins, la technologie bicâble a subi un remarquable renouveau avec le 3S.                                                                                                                                                                                   

Téléphériques 3S

Le nom de téléphérique 3S désigne une installation unidirectionnelle bicâble avec double câble porteur. La photo de la Fig. 13 met en évidence la disposition des doubles câbles porteurs et du câble tracteur sur les pylônes. 

Ce système permet de doubler environ la charge totale du véhicule par rapport à un téléphérique unidirectionnel bicâble ; on peut donc avoir des cabines d’une capacité de 30 personnes environ. Comme sur les téléphériques à va-et-vient à doubles câbles porteurs, l’utilisation de cavaliers autorise des portées extrêmement longues ; par ailleurs la stabilité aux vents latéraux est nettement meilleure que sur les installations à un seul câble porteur.

 


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