Les installations électriques du métropolitain

Le matériel des sous-stations

Les commutatrices

Ces machines tournantes transformaient le courant alternatif en courant continu ; Elle avaient un meilleur rendement que les groupes convertisseurs tournants moteur/génératrices. Néanmoins, étaient moins souples d’emploi car la tension de sortie en courant continu était liée à celle du courant alternatif. En fonction des courants appelés en ligne, la puissance était obtenue en faisant fonctionner plusieurs commutatrices sur les barres positives et négatives de la sous-station. Le métropolitain avait 3 modèles de commutatrices: les 750 KW du début, remplacées progressivement par des 1500 KW et 3000 KW. Le démarrage des commutatrices était réalisé en continu en faisant fonctionner les machines en moteur shunt, la source à courant continu étant constituée des batteries avec l’appoint de survolteur/ dévolteur.

La dernière commutatrice sera retirée en service en 1970. Une démarche patrimoniale à permit la sauvegarde d’une commutatrice de 1500 KW de la sous station Barbès, et d’un redresseur  de mercure provenant celle de Daumesnil . Il y avait également des équipements spécifiques aux sous-stations comme un transformateur, disjoncteur, survolteur, tableau de commande etc… Ce matériel est mis en valeur dans l’ancienne sous-station Daumesnil.

 

Les redresseurs de mercure

Le principe de ce type de redresseur (ou convertisseur statique) est basé sur l’effet de soupape que possède un arc électrique établi entre deux électrodes soumises à une tension alternative, placées dans une enceinte où règne un vide élevé. Pour réaliser le passage du courant pendant les alternances positives, le mercure (cathode) doit présenter une tache incandescente, centre d’émission d’électrons qui engendrent par collision avec les molécules de vapeur de mercure des ions positifs et des ions négatifs. Les ions positifs neutralisent en partie les charges spatiales négatives provoquées par l’émission des électrons. Les ions positifs sont attirés par la cathode où ils entretiennent par leur bombardement énergique une température assez élevée pour que les électrons puissent être émis de manière continue. Les ions négatifs sont attirés par l’électrode d’entrée du courant (anode). L’arc ne s’établit donc que lorsque la cathode est négative par rapport à l’anode. La mercure a été choisi comme matière cathodique car il est liquide à la température ordinaire, et qu’il se condense sans se solidifier quand il arrive au contact des parois refroidies du redresseur. Il fournit également l’atmosphère gazeuse nécessaire à l’établissement de l’arc.

 

Les batteries

Les batteries d’accumulateurs sont réalisées par deux fournisseurs: TUDOR pour la majorité des sous stations, et T.E.M. (Duhesme et Necker). Elles reposent sur trois rangées de poutres en bois séparées par des isolateurs. Les bacs sont en matière inattaquable aux acides (bois imprégné avec un revêtement intérieur en plomb). Les plaques positives, intercalées entre les plaques négatives sont en plomb. Les batteries avaient essentiellement un rôle de secours pour l’alimentation des circuits d’éclairage (l’éclairage protégé) et au démarrage des commutatrices.  La charge des batteries est assurée par le groupe survolteur /dévolteur. Cette machine va autoriser la recharge après la démarrage des commutatrices ou lors des essais de capacité pour connaître l’état des batteries. Les sous-stations qui n’ont pas de batteries ont leur services généraux alimentés par l’éclairage normal (ou protégé) de la ligne qu’elles desservent.

Batterie « TUDOR » à Laborde.

Necker, Document TEM.

 

 

La distribution électrique des installations

L’énergie électrique est distribuée sur le réseau uniquement sous forme de courant continu à la tension de 600 volts. Les seules exceptions concernent la signalisation et des essais d’éclairage en station en courant alternatif. La première étude sur un changement tension à 750 volts commencera en 1946 et sera appliqué en mars 1969 avec la suppression de la dernière sous-station Barbès.

Les trois alimentations (ou « feeder ») possibles en tunnel étaient le rail traction, l’éclairage normal et l’éclairage protégé. Le feeder traction est constitué pour le positif par des deux files de barres de courant des deux voies (3ème rail), d’alimentation séparée. Le négatif est assuré par les deux voies de roulement elles-mêmes mises en parallèle en particulier dans chaque station. La continuité de la barre de courant est affectée par des sectionnements au droit de chaque sous-station, ainsi que par les postes de redressement apparus  après la seconde guerre mondiale. Chaque voie de chaque section est ainsi alimentée à la fois individuellement et par deux sous-stations. cette disposition jointe à l’implantation convenable de communications de voie et d’interrupteurs « traction » normalement fermés permet l’établissement de services provisoires, et limite les répercussions sur la ligne d’un incident survenant en un point quelconque. Au contraire, la continuité électrique de la voie de roulement, feeder traction négatif, est assurée par un éclissage approprié avec les connexions inductives de signalisation.

La coupure de la traction sur un coupon était assurée par des interrupteurs de voie à couteaux disposés dans des coffrets. Ces dispositifs existent encore aujourd’hui. (RATP)

Le rail traction

L’évolution du réseau dans ses débuts amènera à différentes variantes du rail traction et de ses isolateurs. C’est le modèle « carré » qui deviendra le modèle standardisé. Ce modèle sera mis en service avant 1910 et reste encore aujourd’hui bien présent. Commençons par le modèle standard qui existe dans plusieurs versions. Ce modèle d’isolateur est fait pour supporter le rail T52 (en forme de « T » à 52 kg/m) apparu, également avant 1910, et qui deviendra également le standard pour l’ensemble du réseau. L’isolateur est au départ en grès blanc puis en basalte noir mat (certains modèle noirs brillant semble être en verre). Le calage est assuré par les cales appropriées en hêtre ou en acier coulé.

 

Voie Murat, montage d’époque d’un rail traction avec son isolateur en basalte et le calage en bois. (Auteur)

Ils existent une variante « lourde » pour des portions à forte intensité. Rail de traction T75 et isolateur renforcé.

L’ancien terminus de la Porte de Saint-Ouen avec l’ancienne fosse de visite, monté avec du rail DC de la compagnie du Nord Sud. Le rail traction est du T75. (Auteur)

Les premières lignes seront équipés pour le rail traction de rail double champignon DC ou deux rails DC parallèles (ligne 1). Les ligne 2 et 3 seront montées avec du rail Vignole. Certaines voies sont encore équipées de rail Vignole V52 sur la ligne 2. Le Montage est réalisé par un support en acier coulé. Les premiers isolateurs en grès blanc seront de forme ronde pour recevoir le T52. Les lignes 4, 5, 6, 7 seront directement équipées avec du T52.

 

 Bastille ligne 1 en 1933, le rail traction est toujours en DC. On peut également voir le beau falot à pétrole de la motrice. (Coll Mérard)

Ligne 2 Nord avec rail traction Vignole. (RATP)

Ligne 6 station Bel Air, ce cliché d’avant la première guerre montre l’application du rail T52 sur les isolateurs carrés.

L’ouvrage et station d’Opéra sur la ligne 3, avec le rail traction en Vignole.(RATP)

 

Rail de traction Vignole, l’âme du rail est découpée pour la réalisation de la pente. (Auteur)

Isolateur est grès cérame de forme ronde. Les survivants sont rares. (Auteur)

Planches de 1908 montrant différentes variantes de montage, la figure 13 est le support pour le rail Vignole. La figure 14 montre un étonnant rail de traction arrondi, probablement en essai.

 

Montage de l’alimentation d’une installation fixe par rail de traction. Ce type de montage a totalement disparu.

 

 

L’éclairage

Suite à l’accident de Couronnes en 1903, l’éclairage du métropolitain comprend deux réseaux absolument distincts : l’éclairage « normal » (EN) et l’éclairage « protégé » (EP).

L’alimentation de l’éclairage normal est fournie en 600 V par les batteries et les machines en parallèle durant le service, et seulement les batteries pendant l’arrêt. L’éclairage normal est alimenté par des feeders positif et négatif composé de câbles en cuivre nus montés sur des isolateurs. Ils sont généralement situés à la voûte du tunnel, et parfois sur les piédroits à la naissance de la voûte. Sur les lignes portions aériennes, ils sont montés sur des poteaux dans l’axe des voies. Les feeders EN alimentent : les lampes des quais et des tunnels voie 2, les indicateurs « correspondance » V2, la moitié du nombre des lampes des accès, les motifs et diffuseurs extérieurs, les appareils divers.

L’alimentation de l’éclairage protégé est fournie en 600 V par les batteries durant le service et coupé pendant l’arrêt. L’EP est alimenté par des feeders positif et négatif composé par des câbles armé sous plomb le long du piédroit en caniveaux le long des voies. Les feeders EP alimente: Les lampes des quais et des tunnels voie 1, les indicateurs « correspondance » V1, la seconde moitié du nombre des lampes des accès, les indicateurs lumineux, les cintres des stations, les indicateurs sortie.

De nombreuses plaques sur support bois indiquaient la nature des câbles dans les caniveaux et leur localisation.

Les feeder à la voûte, le trolley

Scellé principalement à la clef de voûte sur les portions à deux voies, le feeder d’éclairage normal possède d’autres applications. Il permet pour un conducteur d’un train privé de courant traction d’en assurer l’éclairage et exceptionnellement la traction de secours grâce à une perche dans les loges de conduite du matériel Sprague. Les suspensions à la voûte pour l’éclairage normal sont de nombreux modèles, les plus anciens que l’on rencontre encore aujourd’hui en nombre sur certaines lignes à été monté en trolley utilisable pour la traction de secours.

 

La boucle de Villiers n’était pas qu’une hérésie patrimoniale, elle permet également d’apercevoir les supports « standards » des lignes feeders d’EN. Pour éviter la confusion entre le positif et le négatif les lignes sont décalées, le positif étant en bas.

Porte de Montreuil en 1982. En fonction des hauteurs de voûte les supports sont adaptés avec parfois de drôle de forme. (Laforgerie)

Modèle que l’on rencontre sur la ligne 3 avec son câble trolley.

Ce modèle « ancien » mis en place vers 1910 possède une importante cloche pour limiter la propagation des arcs électriques. L’isolant est un grès rougeâtre fabriqué par Unis France. Le support du négatif était fixé sur le dessus.

Mirabeau en 1979, cette vue permet de bien observer le montage du feeder de l’éclairage normal avec le négatif sur la partie supérieure. Le modèle restauré ci-dessus provient justement de cette station. (Harald Jahn)

 

   En fonction des volumes de certaines stations, les montages peuvent varier comme à cité avec des câbles tendeurs. 1962 (Meyères)

Sur les lignes aériennes, le montage est effectué par des câbles tendeurs montés sur des poteaux. En fonction de la ligne, les feeders EN passent soit le long du viaduc (comme sur la photo couleur à Nationale) ou en caniveaux le long de la voie ou sous le viaduc. (Meyeres)

Les appareillages électriques de la C.M.P

L’éclairage

Les premiers éclairages de station sont simplement composés de douilles en porcelaine pendantes et lampes à nu. Saint Lazare (RATP)

Douilles en porcelaine équipées de diffuseurs en opaline dans cette station refuge. (RATP)

 

 

Dans les années 1930, un programme d’amélioration de l’éclairage continu aboutit avec des nouveaux diffuseurs de différentes formes en verre prismatique, en globe opalin ou Albalite. Cet éclairage semi-direct apportait une luminosité légèrement supérieure par rapport aux lampes à nu avec 3 lampes de 200 volts en série. (RATP)

Montage sur rail métallique pour les stations à faible hauteur de plafond. Station Montmartre ligne 9. (RATP)

Les couloirs sont composés essentiellement de douilles en porcelaine montées directement à la voûte, généralement équipées d’abat-jours en cloche. Dans les volumes plus vaste scomme les salles des billets, on retrouve des douilles en porcelaine avec lampes à nu en suspension ou des modèles plus modernes de la fin des années 1930 avec des suspensions en aluminium et des abat-jours de différentes formes afin d’accroître la luminosité. (RATP)

 

Prolongement de la ligne 1 en 1936 à Pont de Neuilly avec de l’éclairage » moderne » (RATP)

Le Nord-Sud équipera ses stations avec du matériel identique à celui de la CMP. (RATP)

 

L’éclairage alternatif.

Dans les années 1930 sur certaines lignes, des éclairages en 220 volts alternatif ont été installés. La transformation était réalisée en partie dans les sous-stations par un transformateur 10000 v /3000 v. Ce 3000 v était envoyé dans les stations pour être transformé par des petits postes en 3000 v /220 v.

 L’apparition des premiers tube fluorescents en courant alternatif en 1938. La lumière était trop violente et froide. La généralisation des tubes fluorescents ne sera utilisée que bien après la guerre. (RATP)

Gare de Lyon et ses dernières rames Sprague au début des années 1960. L’éclairage est désormais muni de tubes fluorescents.

À l’occasion de l’exposition universelle de 1937, un lot de 25 stations reçut un équipement un éclairage sous 125 volts alternatif. L’éclairage était nettement meilleur que celui en courant continu. (RATP)

 

Les  lampes et douilles

Les ampoules à culot spécial « métro » de 26 mm de diamètre (22mm en usage courant). Cette dimension particulière à l’origine du métropolitain a été appliquée pour éviter les vols. Elle existent sous différentes formes et modèles en fonction des applications dans les infrastructures et le matériel roulant. Elles étaient systématiquement montées en séries sous le 600 Volts. Des B26 était encore utilisée en 2016 sur les bouquets des trains et dans une galeries de câbles.

 

Exemple de montage des ampoules en série.

 

Les douilles électriques en porcelaine de différentes formes et d’encombrements qu’on retrouvaient dans l’intégralité de l’éclairage des infrastructures (même de surface): les tunnels, couloirs, stations, sous stations, panneaux, mâts, ateliers etc… Les plus anciennes portent l’identification de la compagnie. Les abat-jours étaient en verre ou en tôle peinte.

 

Montage de l’éclairage sur les différents supports

Exemple de montage sur un plan indicateur en 1937.

Montage dans un Holophane en bronze. Ce modèle de luminaire était en place aux entrées des stations et dans les certains couloirs comme sur les grands Boulevard: station Saint Martin et Montmartre. (RATP)

 

Le cintre, ce dispositif lumineux permettait un éclairage à l’entrée et à la sortie de la station par une série de lampes sur la largeur de la voûte, alimenté sur l’EP. (Auteur)

Cliché de Louis Blanc en 1967. Cette station dans son jus permet de bien observer les cintres ainsi que le « trolley ». (Meyeres)

 

Les interrupteurs

Les interrupteurs type « métro » capable de résister au 600 volts continu. Le premier modèle début 1900 à droite dispose d’une enveloppe en carton et d’un simple verre pour visualiser sa position.

 

Les isolateurs et cheminement des câbles

Les différents modèles d’isolateurs et support de câbles.

Vieux stock retrouvé sous un quai. (auteur)

 

Les fusibles

Quelques modèles des fusibles spécifiques du métropolitain qui était omniprésent sur les installations.

 

Puisard et installations fixes

La chambre des pompes d’un puisard. Ils sont normalement alimentés par l’éclairage normal. (RATP)

Le matériel fixe électrique comme les puisards, ventilateurs, chambres de filtrage, ascenseurs etc… L’alimentation peut être effectué par le rail traction, l’EN ou l’EP. Les installations en tunnel étaient équipées de coffrets en bois permettant de basculer et d’assurer une protection lors du changement d’alimentation. Ci-dessus, les anciens coffrets du puisards de Duroc. (Auteur)

Dans les années 1930 les premiers ventilateurs en ligne font leur apparition, les coffrets en bois sont alimentés à la voûte sur le feeder EN. (RATP)

 

Les signaux

L’alimentation des circuits de signalisation travaux en cours.

Tableau indicateur de vitesse typique du Métropolitain. Construction du cadre en fer blanc et opaline pour l’occultation de l’ampoule. Ces constructions de l’entre-deux guerres sont sur certaines lignes toujours en service.

 

Les cabines haute tension

Ces cabines haute tension permettaient de distribuer et de répartir vers les sous-stations du métropolitain les différentes arrivées haute tension venant des usines centrales. Elles sont situées dans les sous-stations, sous la voie publique ou dans les stations. Les usines centrales étaient celles de la compagnie Électricité de la Seine (usines de Saint-Denis et d’Ivry) et de l’UDE (Union De l’Électricité, usines de Vitry et d’Arcueil).

 Les anciennes chambres des sectionneurs épurées de tous les équipements haute tension.

Vestiges en 600 Volts d’éclairage et des interrupteurs pour la commande du chauffage des cellules.

L’arrivée des câbles 10000 Volts depuis l’usine de Saint Denis.

Le départ des câbles 10000 volts vers la sous-station Barbès.

Cette cabine dispose de plusieurs niveaux et d’un accès sur la voirie.

 

Le chemin de fer électrique souterrain Nord Sud de paris

La distribution du courant de traction du Nord Sud est également en 600 volts continu arrivant des sous-stations Necker et Tivoli. Puis les lignes A et B seront renforcée par celle de Duhesme.

Les voitures sont alimentées au moyen de deux conducteurs; l’un par un fil aérien monté dans l’axe de la voie en + 600 volts qui est composé d’un fil de cuivre de 150 mm², et l’autre par un rail de contact similaire au Métropolitain avec une tension de – 600 volts réalisé en acier doux en forme de T de 29 kg au mètre supporté par des isolateurs en grès vernissé fixés toutes les quatre traverses.

Chaque train comportant deux voitures motrices, l’une des voitures prend son courant sur la ligne aérienne et l’autre sur le rail latéral, de telle sorte que l’intensité du courant ramené aux sous stations par le rails de roulement est pratiquement nulle. les danger de l’électrolyse sont ainsi écartés.

Station Rue du Bac en cours d’achèvement lors des travaux de construction. Le cliché permet de visualiser les supports de la ligne aérienne. (RATP)

Cliché Roger Violet dans la traversée sous-fluviale dans le tube Berlier. Cela permet d’observer les rails de roulement à double champignon ainsi que les isolateurs en grès spécifique du Nord-Sud. L’agent marche sur le caniveaux de l’éclairage protégé. Le feeder d’éclairage passe juste au-dessus de sa tête.

 Le petit matériel électrique est très similaire à celui du C.M.P. Néanmoins, le NS a imposé sa différence avec des douilles et ampoules B26 avec 3 plots. Les objets sont également marqués de la compagnie. Le modèle grillagé était monté dans des zones potentiellement dangereuses pour le public.

Comme au C.M.P les appareils de voies disposaient d’un éclairage à la voûte, cet ancien interrupteur était dans le raccord  12/13 de Montparnasse.

 

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