First EMTP-RV Benchmark for Off-Line Simulation of Rapid Transit Train DC Auxiliary Systems

Les exigences de performance opérationnelle optimale dans l'industrie ferroviaire du transport de passagers nécessitent le développement continu de solutions innovatrices. Le défi principal des manufacturiers est de fournir des véhicules toujours plus efficaces, plus légers et à un coût moindre tout en offrant de bonnes performances en matière de fiabilité, disponibilité, maintenabilité et sécurité. La distribution auxiliaire DC est ciblée dans ce projet de recherche en raison de son haut potentiel d'améliorations majeures. Le niveau de tension est un enjeu majeur. Les distributions actuelles sont généralement à des tensions très basses variant entre 24 V et 110 V. Les récents développements dans les distributions DC à 380 V sont prometteurs et intéressants pour les manufacturiers de matériel roulant; la distribution auxiliaire DC d'une rame de métro n'étant ni plus ni moins qu'un micro-réseau DC intelligent. Toutefois, le passage à des tensions plus élevées mène inévitablement à de nouveaux enjeux techniques et soulève des questionnements sur les aspects de sécurité. Par ailleurs, le développement de nouvelles architectures ainsi que l'intégration de nouvelles technologies doivent nécessairement se faire en considérant l'environnement ferroviaire dans son ensemble et les pratiques et normes actuelles de l'industrie. L'analyse par simulation combinée aux pratiques, aux normes et à l'expérience de l'industrie peut s'avérer un outil efficace pour réduire les risques inhérents associés aux changements majeurs. Dans ce projet, un modèle complet de distribution auxiliaire DC typique d'une rame de métro est développé dans le logiciel de simulation EMTP-RV en se basant sur les données de Bombardier Transport. Chaque composante du réseau est modélisée et validée individuellement. Le modèle est orienté vers les besoins et les objectifs d'analyse de l'industrie. Il permet de faire des études complètes et détaillées dans le but de développer de nouvelles architectures et valider différents concepts qui ne peuvent être expérimentés à la phase de conception. Le modèle permet également d'étudier plusieurs scénarios rapidement. Les possibilités et les performances du modèle de simulation sont finalement démontrées par la réalisation de différentes études de réseaux électriques : protection de court-circuit, mise à la terre et protection de défaut à la terre, étude de surtension transitoire et protection contre les surtensions, dimensionnement des batteries d'urgence, stabilité de tension et courant d'appel. Les analyses sont basées sur des observations expérimentales ainsi que sur des études de cas réelles présentées dans la littérature.