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Dans leur rapport, les experts judiciaires ont enfin relevé que la masse des passagers, tous installés à l’étage d’une voiture duplex, a eu une influence sur le déraillement. Voyons comment.

D’abord, rappelons que les ingénieurs ferroviaires qui conçoivent les lignes à grande vitesse ont besoin de simuler le poids des passagers. Ainsi, en 2008, on utilisait des sacs de sable (lire ici). En 2009, on utilisait des barres de fonte (lire ici). Lorsque Systra réalise des essais d’homologation de la ligne à grande vitesse marocaine en octobre 2017, l’entreprise française utilise des sacs oranges lestés de plomb toujours pour simuler le poids des passagers (photo ci-dessous ; reportage ici). Est-ce important de simuler le poids des passagers et de connaître la réaction d’une rame lancée à grande vitesse avec des passagers ? Oui, bien sûr : la masse des voyageurs est mesurée dans la « voiture-labo » et s’intègre dans les calculs. Elle joue un rôle dans la vitesse critique dans la courbe et dans le basculement de la rame sous l’effet de la force centrifuge. On peut expliquer comment de façon simplifiée.

accident-gv-sacs-plomb

essais LGV Systra, Maroc, 2017

Les passagers invités simulaient-ils le poids des sacs de plomb ?

Lorsque la voiture réservée aux passagers est à vide, son centre de gravité se situe à une hauteur, disons, moyenne (il est indiqué en vert sur le dessin ci-dessous).

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Si on invite des passagers ou des sacs de sable à s’installer au niveau inférieur de la voiture, le centre de gravité de celle-ci va un peu s’abaisser.

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Et si on installe ces mêmes passagers ou sacs de sable au niveau supérieur de la voiture duplex, la hauteur du centre de gravité s’élève. C’est là, au niveau supérieur que Systra installe les sacs de plomb pendant ses essais au Maroc.

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Il y avait une soixantaine de passagers le 14 novembre. Comme certains sont descendus avant le déraillement, ils étaient 53 passagers au moment fatal de l’expérience. On peut considérer qu’une quarantaine de passagers sont installés à l’étage des deux dernières voitures (7 personnes se trouvant dans la motrice avant, 7 autres personnes dans la motrice arrière). Dans notre démonstration, comptons une trentaine seulement (estimation basse).

Dans le ferroviaire, on estime qu’un passager moyen pèse 80kg. Nous avons donc 30 x 80kg = 2,4 tonnes de passagers installés à l’étage de l’arrière de la rame. C’est d’ailleurs sur la base de ce poids moyen que l’on utilise des sacs lestés.

Que représentent ces 2,4 tonnes en regard de la masse totale d’une voiture ? Une voiture de TGV pèse à vide 30,5 tonnes. La masse de ces 30 passagers représente 7,3% de la masse totale de la voiture en charge.

La présence des passagers à l’étage élève donc la hauteur du centre de gravité et la masse totale du mobile. Quelle incidence ces augmentations ont sur la force centrifuge qui s’applique à la voiture quand elle est dans la courbe de Vendenheim ? Il faut rappeler que les passagers avaient pour consigne de ne pas se déplacer dans la rame sans autorisation, autrement dit, de rester là où ils avaient été installés.

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Dans la courbe, le rail extérieur est surélevé (on appelle cela le « dévers »). La voiture est donc légèrement inclinée vers l’intérieur de la courbe. Une formule simple permet de se faire une idée de l’importance de la force centrifuge qui s’applique à la voiture dans la courbe. Nous connaissons le rayon de courbe (945m), nous connaissons les différentes vitesses pratiquées (au moment du déraillement, l’enregistreur indique 243km/h), et nous connaissons assez précisément la masse des voitures à vide (30,5 tonnes) et des voitures en charge (dans notre exemple, 32,900 tonnes). La formule rend visible que la force centrifuge est directement proportionnelle à la masse de la voiture. La présence des 30 passagers augmente cette force de 7,8% (soit environ 11.500 Newton).

Un passager pesant 80kg augmente la force centrifuge de 0,26% de la force centrifuge totale. Pour une vitesse de 260km/h, chaque passager de 80kg implique une augmentation de la force centrifuge de 386 Newton. On flirte avec les limites entre ce qui est possible et ce qui devient dangereux (interrogé par les experts, Alstom situe la vitesse critique indépassable dans la courbe aux alentours de 205km/h). On voit que la masse des passagers ainsi répartis, dans cette zone de vitesse critique, impacte lourdement le risque de basculement de la voiture où il se trouve.

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Le 14 novembre 2015 était une journée de tests. La rame incluait un laboratoire de mesures, en liaison avec les capteurs sur les bogies. La masse des voyageurs, celle des sacs lestés de plomb, sont des masses qui entrent dans les calculs, qui font l’objet de mesures. Ils ont de ce fait une utilité. Comme les experts judiciaires le disent à juste titre, du fait de la position des passagers, la vitesse critique (la vitesse au-delà de laquelle le train déraille), est dangereusement plus basse ; les experts annoncent que la masse des passagers aurait abaissé la vitesse au-delà de laquelle il est impossible de ne pas basculer d’une dizaine de kilomètres / heure. D’autre part, plus le centre de gravité est elévé, plus l’effet de levier est important et favorise le basculement de la rame.

Les organisateurs des essais, à l’évidence, n’ont pas anticipé les conséquences de la masse des passagers ou des sacs lestés : ils avaient tous moyens de le faire avant le déraillement (formules de calcul, enregistreurs, simulateurs de vitesse critique de basculement, etc.). Ils ont anticipé sur le champagne et la réussite des essais mais pas sur les conséquences des masses passagères sur la vitesse critique de basculement. La masse des passagers avait une utilité, mais cette information n’a pas été utilisée pour en déduire la vitesse critique indépassable. La plupart des passagers invités voyagent dans l’ignorance de l’utilité de leur masse pour les tests.

Finalement, ce qu’ils ne savent pas, c’est qu’ils entraînent les mêmes effets que les sacs lestés de plomb utilisés habituellement. Les passagers ont le même poids que les sacs.

La SNCF a souvent répété, après la catastrophe, qu’elle suivrait les recommandations formulées par André-Claude Lacoste et Jean-Luc Wybo. A la p. 25 de leur rapport, ces deux experts préconisent d’ « installer les personnes extérieures aux équipes d’essais dans une voiture réservée à cet effet avec un ou des accompagnants. » … ce qui était déjà le cas le 14 novembre 2015 ! Mais à bien y regarder, cette recommandation est dangereuse : car dès lors que vous concentrez la masse des passagers dans une seule voiture et à l’étage, vous augmentez l’effet centrifuge dans les courbes, rendant ainsi plus risqués les essais du seul fait de la présence des invités.

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