L’électrification des services ferroviaires implique davantage que
l'exploitation de trains alimentés à l'électricité. Électrifier un
réseau ferroviaire requiert d’améliorer l’infrastructure et de fournir
un moyen de faire parvenir l’électricité aux trains – ce qui peut
comprendre de nouvelles sous-stations électriques, des lignes aériennes
d'électricité et du nouvel équipement.
Pour moderniser le réseau de GO Transit existant d’une alimentation
traditionnelle au diesel à une alimentation électrique, une série
d’activités doit être entreprise :
- Réaliser une étude approfondie visant à examiner les implications et
les exigences d’une électrification de tous les corridors de GO Transit
à la fois partagés et détenus par d’autres sociétés (remarque : une
étude sur l'électrification est actuellement en cours à ce sujet);
- Concevoir et construire une infrastructure pouvant accueillir des
trains électriques (p. ex. des câblages aériens, des sous-stations, des
installations de maintenance, une isolation des voies, des systèmes de
signalisation);
- Acheter des propriétés pour l'expansion des corridors;
- Fabriquer et acheter du nouvel équipement;
- Ouvrir un plus grand nombre d’installations de remisage de trains,
construire de nouvelles installations de maintenance et de réparation
des trains;
- Modifier l’équipement et les installations existants, dont la gare
Union, tout en poursuivant l'exploitation du service de GO Transit;
- Développer de nouvelles pratiques d'exploitation et de maintenance
pour le réseau électrifié; et
Vous trouverez ci-dessous un exemple de corridor ferroviaire électrifié
dans une autre juridiction.
Le processus du passage à l’électrification est complexe et requiert
une étude approfondie. L’étude sur l’électrification actuelle examinera
les nombreuses exigences associées à un réseau électrifié dont un examen
des conséquences financières pour GO Transit et ses usagers, la
provenance de l’alimentation électrique et comment les améliorations
apportées au réseau doivent être complétées pour pouvoir permettre
l’électrification. L’étude sur l’électrification est en cours et est
prévue d’être terminée d’ici à la fin de l'année 2010.
Les locomotives diesel sont des unités autosuffisantes qui combinent
une force motrice, des moteurs de traction, réservoir à carburant et des
commandes pour le conducteur pour tirer ou pousser des voitures à
passagers sur les parcours sans infrastructure supplémentaire pour
fournir de l'alimentation, à l’exception des parcs d’approvisionnement
en carburant.
Flotte de locomotives diesel actuelle de GO Transit
Depuis sa création, GO Transit utilise des moteurs diesel, avec des
améliorations continues jusqu'à l'utilisation de la technologie de
carburant diesel la plus moderne disponible.
GO Transit utilise actuellement des locomotives diesel-électriques
dotées d’un mécanisme poussée-traction avec les voitures de passagers à
deux étages et les voitures-pilotes de Bombardier. La majorité des
locomotives utilisées aujourd’hui sont des modèles F59PH, construites
par Electro-Motive Diesel, Inc. entre 1989 et 1990. Elles procurent un
service fiable et atteignent un rendement modéré de 8 à 10 voitures à
tirer ou pousser.
De nouvelles locomotives au diesel propre en chemin
GO Transit est en train de recevoir 27 nouvelles locomotives MP40PH-3C,
construites par Motive Power Industries (MPI) en remplacement et en
complément de la flotte de modèle F59PH. La MP40 a plus de puissance et
est le seul modèle diesel de locomotive de passagers récemment construit
qui satisfait aux normes Tier 2 établies par l'Agence pour la protection
de l'environnement des États-Unis (EPA) concernant le niveau d’émission
et aux exigences structurelles de l'Agence ferroviaire fédérale
américaine (Federal Railroad Administration) (FRA).
La locomotive diesel-électrique moderne a connu un certain nombre
d’améliorations graduelles. Sa puissance (en horse-power) a augmenté et
des progrès importants sont réalisés afin de satisfaire aux exigences
environnementales croissantes tout en maintenant un niveau élevé de
fiabilité et de maintenabilité. Les moteurs diesel actuels et de la
nouvelle génération seront significativement plus propres en matière de
rejet atmosphérique que les autres locomotives F59PH actuellement en
service. Il est prévu que ces développements se poursuivent, tout en
maintenant une compatibilité technique avec les voitures de passagers et
l'exploitation existantes.
Les nouvelles locomotives diesel MP40 de GO Transit utilisent la
meilleure et la plus propre technologie de carburant diesel disponible
sur le marché, satisfaisant ainsi à toutes les normes d’émission Tier 2
de l’EPA.
Un processus de recherche et de développement est en cours afin
d’atteindre les normes Tier 4 d’ici à 2015. Les normes Tier 4 réduiront
la matière particulaire de 70 p. cent et les NOx de 76 p. cent.
Il n’existe actuellement pas de normes en matière de rejet
atmosphérique au Canada pour les trains diesel. GO Transit, avec
l’accord de Transports Canada, s’est conformée aux normes d’émission
appliquées aux Etats-Unis (Normes d’émission Tier 2 de l’EPA). Toutes
les nouvelles locomotives MP40 satisfont aux normes Tier 2 de l’EPA.
Utilisation du diesel en Amérique du Nord
Aujourd’hui, la majorité des réseaux ferroviaires de banlieue en
Amérique du Nord fonctionne avec des moteurs diesel.
Les trains de passagers dotés de voitures tractées par des locomotives
diesel sont le fruit d’une approche technologique standard permettant de
fournir un service de banlieue sur des lignes ferroviaires non
électrifiées en Amérique du Nord. Cette approche a procuré, d’une
manière générale, une approche des plus souples, au risque le plus
faible, aux coûts d’investissement les plus faibles et une prestation
des plus rapides pour les exploitants de lignes ferroviaires de
banlieue.
De nombreuses commissions de transport en Amérique du Nord utilisent la
technologie diesel, utilisant des locomotives et des voitures similaires
à celles de GO Transit. Certains exemples comprennent : Tri-Rail en
Floride, Sounder à Seattle, Metrolink et Caltrain en Californie, West
Coast Express à Vancouver et AMT à Montréal.
Bien que le diesel demeure la source de carburant prédominante pour les
réseaux ferroviaires de banlieue en Amérique du Nord, les trains
électriques sont utilisés à certains endroits pour les lignes à grand
trafic. En Europe et dans une partie de l’Asie, les trains électriques
sont plus communs. Le diesel comme l’électricité sont des sources
d'alimentation couramment utilisées par les réseaux ferroviaires de part
et d'autre du monde.
D’autres points concernant le diesel
Les locomotives diesel sont des unités de traction des plus lourdes et
génèrent des forces relativement élevées sur les voies et les roues.
Cela engendre une augmentation des coûts d’entretien des voies et des
infrastructures, tout particulièrement lorsque les vitesses augmentent.
Les paramètres de rendement des locomotives diesel, tels que la
puissance, l’accélération et la vitesse maximale, sont relativement
faibles en comparaison avec la propulsion électrique. Avec la
configuration typique d’une locomotive de GO Transit, le rendement du
train diminue en augmentant la longueur du train et le poids, ce qui
signifie que différentes compositions de train peuvent nécessiter
différents temps de parcours aux horaires pour le même schéma de
services. GO Transit ne peut pas facilement augmenter la capacité du
réseau en augmentant simplement la longueur des trains. Les trains plus
longs peuvent nécessiter une deuxième locomotive, ou, ce qui revient à
dire que les trains plus courts peuvent offrir un service plus fréquent.
La nature autosuffisante des voitures tractées par des locomotives
diesel permet de les utiliser sur n’importe quelle voie du réseau et en
tout temps. Les trains avec des voitures tractées par des locomotives
diesel peuvent offrir une plus grande souplesse permettant de travailler
sur des problèmes imprévus liés aux voies ou au service.
Les locomotives diesel peuvent être combinées avec une variété de
voitures et de voitures-pilotes non motorisées. Changer le type de
voiture de passagers ne changera pas de manière significative le service
de voitures tractées par des locomotives diesel de GO Transit .
La flotte existante de locomotives dotées d’un mécanisme
poussée-traction de GO Transit, considérant les caractéristiques et sa
capacité à remplir les objectifs de Metrolinx visant à augmenter la
capacité et le rendement de GO Transit, sera évaluée dans l’Étude sur
l’électrification.
Les locomotives électroniques ne sont pas dotées d’un moteur
d’entraînement, mais fonctionnent avec de l’énergie fournie par des
systèmes de distribution et de traction alimentés à l’électricité. Pour
une puissance (en horse-power) donnée, une locomotive électrique est
beaucoup plus légère qu'une locomotive diesel. De plus, il est possible
d’atteindre une puissance totale en horse-power bien plus élevée avec
une locomotive électrique de taille similaire qu'une locomotive diesel.
L’effet final est un avantage qui se traduit, d’une manière générale,
par une capacité supérieure pour le train en termes d’accélération, de
vitesse et pour le réseau.
Ces locomotives, robustes mais légères, sont limitées en matière
d'adhérence. Les locomotives sont surmotorisées à des vitesses faibles
et ne peuvent pas exploiter le plein avantage de leur régime nominal en
horse-power. La traction électrique atteint son meilleur niveau à des
vitesses moyennes à élevées, pouvant ainsi aider les trains à atteindre
les vitesses en voie indiquées plus rapidement et maintenir ces vitesses
de façon constante.
La locomotive peut être conçue pour une alimentation en courant continu
ou en courant alternatif, soit grâce à un système à ligne de contact
aérienne et collectée par un pantographe embarqué ou grâce à un système
de voie tierce au niveau du sol et collectée par un sabot monté sur la
suspension. Les systèmes en courant continu peuvent directement
alimenter la puissance collectée dans les régulateurs des moteurs de
traction. Les systèmes en courant alternatif requièrent l’utilisation
d’un transformateur de taille et de poids importants et d’un redresseur
afin de transformer la puissance d’entrée en une puissance plus
utilisable. Le matériel roulant alimenté au courant continu est
généralement plus léger et simple à exploiter. Le matériel roulant
alimenté au courant alternatif offre actuellement des efforts de
traction plus importants. Les deux types de locomotive électrique seront
étudiés.
Exemple d’une locomotive électrique ALP-46 de grande puissance
alimentée en courant alternatif
Les locomotives électriques sont dotées d’un système de freinage
électrodynamique par récupération, pour lequel les moteurs de traction
sont utilisés afin de reconvertir l’énergie de freinage en électricité.
Cette électricité peut alimenter des charges dans les trains, telles que
le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVCA), l’éclairage et
une alimentation à basse tension, ou peut être renvoyée dans le système
de distribution (système à ligne de contact aérienne ou système de
voie), afin qu’elle soit utilisée par d’autres trains du réseau. Il y a
eu récemment des progrès importants réalisés en matière de dispositifs
d’accumulation d’énergie (batteries, supercondensateurs,
volants-moteurs) afin de collecter cette électricité récupérée
lorsqu’elle est disponible et la renvoyer dans le système lorsque
nécessaire. Certains dispositifs d’accumulation sont conçus pour être
installés sur les voitures et les locomotives, alors que d’autres sont
conçus pour être installés en bordure de voie, juxtaposés à ces
dernières.
Le marché des locomotives électriques en Amérique du Nord est peu
important en comparaison avec celui des locomotives diesel.
Contrairement, le marché européen des locomotives électriques est
vigoureux. Le développement des technologies des locomotives électriques
en Amérique du Nord est par conséquent plus lent et repose grandement
sur l’incorporation des développements européens dans ce domaine.
Certaines locomotives à grande vitesse et de grande puissance venus
d’Europe, telles que la ALP-46 fabriquée par Bombardier, ont fait leurs
preuves lors de leur exploitation en Amérique du Nord.
