Journées Techniques Routes 2013 Nantes – 6 & 7 février 2013

1. Journées Techniques Routes2013Nantes – 6 & 7 février 2013 Jean DUMOULIN – IFSTTAR / COSYS Romain LAURIOT DIT PREVOST - SIEMENS SAS / Infrastructure & Cities Mathieu TISSEAU - SIEMENS SAS / Infrastructure & Cities Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps

2. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Plan de l’exposé • Contexte • Modélisation de la structure de voie • Résultats • Conclusion - Perspectives Intervenant – JTR 2013

3. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Contexte • SIEMENS et les métros automatiques, roulement sur pneumatique : VAL et NEOVAL  Le VAL Le NEOVAL

4. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Contexte • Le NEOVAL: Nouvelle génération de métro automatique • un à six modules • Automatisme Trainguard MT CBTC • (système de communication radio à large bande) • Vitesse maximale 80 km/h

5. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Contexte • Guidage central • Rail de guidage acier sur BAC

6. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Contexte • Dalle de voie béton, structure BAC

7. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Contexte • Mise hors gel : • Bande de roulement • Rail de guidage • Utilisation de cordons pour le chauffage: Effet Joule • Modélisation du transfert de chaleur dans la structure et le rail • Comparaison avec des essais • Comportement en fonction des conditions environnementales • Pistes d’optimisation

8. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Structures de Voies Sur sol Sur viaduc  Passage au 2D pour la modélisation thermique sous COMSOL

9. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Conditions aux limites • Passage des données météorologiques aux conditions aux limites Différentes corrélations sont disponibles dans la littérature  dispersion des valeurs Exemple : Corrélations de Mc Adams Si vitesse du vent u < 5 m/s alors h= 5.7 +3.8 u en W/m².°C Si vitesse du vent u ≥ 5 m/s alors h= 6.47 u0.78 en W/m².°C Exemple d’évolution horaire moyenne sur 1 an

10. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Illustration du maillage de la structure • Structure NEOVAL et vues de détail

11. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Comparaison Essais-Simulations Champ thermique à t1 Exemple voie Essai Champ thermique à t2 Position sondes

12. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Influence des conditions météorologiques Champ thermique Conditions 4 Exemple simulations voie NEOVAL Champ thermique Conditions 7 Position sondes

13. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Pistes d’optimisation : exemple simulations Champ thermique à t1 Evolution temporelle du profil de température en surface du béton Position sur la BdR en UA Temps en UA Champ thermique à t2

14. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Conclusion • Modélisation permet de mieux appréhender les transferts de chaleur dans la structure et une comparaison a été réalisée avec des données acquises sur une voie d’essai, • Evaluation des effets des conditions environnementales sur l’efficacité du système, • Les pistes d’optimisation permettent déjà de réduire la consommation énergétique du système dans certaines conditions météorologiques, • La connaissance des gradients thermiques induits par le système de chauffage dans la structure permettra d’affiner le dimensionnement mécanique.

15. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Perspectives • Intégration de scénarios météorologiques types dans les modèles, • Raffinement des conditions aux limites, • Modélisation des cas particuliers en 3D, • Etude d’une instrumentation adaptée et robuste pour le pilotage thermique, • Recherche de solutions alternatives pour le chauffage, • Projet de maquette pour essais en chambre climatique.

16. Etude thermique de la mise hors gel d’une voie de métro pour circulation tout temps Merci pour votre attention ! Siemens S.A.S. Secteur IC (Infrastructure & Cities) Division RL (Rail Systems) 91, rue Nationale 59015 Lille, France Contacts : romain.lauriot_dit_prevost@siemens.com, Mathieu.Tisseau@siemens.com Ifsttar Département COSYS (Composant & Systèmes) Laboratoire SII (Structures et Instrumentation intégrée) Route de Bouaye - CS 4 44344 Bouguenais, France Contact : jean.dumoulin@ifsttar.fr