Équipements Électriques et de Gestion
Le pôle Équipements Électriques et de Gestion (EEG) travaille sur les systèmes techniques mis en œuvre à l’intérieur des tunnels hors ventilation. Il intervient dans toutes les phases de la vie des projets depuis les études de faisabilité jusqu’au suivi d’exécution des travaux ou également dans des missions d’expertise. Grâce à cette implication, il confronte la doctrine qu’il établit avec la réalité du terrain.
Il conduit également des inspections détaillées des équipements de tunnels, notamment les inspections initiales et périodiques du réseau routier national.
Le pôle intervient auprès de maîtres d’œuvre et maîtres d’ouvrage pour les conseiller et les assister dans les différentes phases des projets neufs ou réhabilitation d’équipement de tunnels ou en expertise pour des problématiques particulières.
Conception des équipements
Un tunnel routier comporte aujourd’hui de nombreux équipements de sécurité et de gestion qui doivent permettre son exploitation courante en toute sécurité d’une part, et contribuer efficacement à gérer les situations de crise d’autre part.
Alimentation et distribution électriques
L’alimentation électrique est une fonction vitale dans le système "tunnel" et nécessite une grande rigueur dans sa conception afin d’éviter qu’une panne d’alimentation ou un défaut de l’installation n’entraîne la défaillance de la totalité ou d’un sous-ensemble important du tunnel.
Un certain nombre d’équipements de sécurité sont identifiés comme indispensables et sont alimentés par un ensemble chargeur - batterie - onduleur offrant une autonomie d’au moins une demi-heure et pouvant prendre le relais pour permettre aux usagers de se mettre hors de danger et aux services de secours de pouvoir intervenir. Cela concerne principalement :
- l’éclairage de sécurité,
- les plots de balisage lumineux,
- la vidéo-surveillance,
- la transmission des radiocommunications,
- la signalisation dynamique.
L’ensemble chargeur - batterie - onduleur ne permet pas d’alimenter une installation de ventilation qui nécessite une puissance plus importante. Les tunnels équipés d’une ventilation possèdent donc une alimentation électrique renforcée : double alimentation indépendante depuis le distributeur, redondance des transformateurs voire l’installation de groupes électrogènes.
Réseaux de télécommunication et d’informatique
Une installation de tunnel implique un échange d’information constant entre les équipements de GTC, basé sur les technologies de l’information et de la communication.
Fibres optiques, câbles cuivre et ondes radio sont les médias assurant ces échanges de voix, de données et d’images.
La conception même du réseau assure le maintien de l’intégrité des informations échangées et la continuité du fonctionnement en cas de panne. Ce réseau permet ainsi l’échange interne et externe d’informations.
Moyens de lutte contre l’incendie
Pour lutter contre les débuts d’incendies, les tunnels sont équipés d’extincteurs, localisés dans les niches de sécurité.
Pour permettre l’intervention efficace des pompiers, une conduite incendie est généralement prévue en tunnel. Elle n’est pas obligatoire dans les tunnels non urbains de moins de 500 m de longueur.
Dans les autres cas, sauf accord entre les services locaux sur des dispositions différentes, une canalisation en eau (protégé contre les effets du gel) doit être installée. Des appareils d’incendie de type bouche ou poteau d’incendie disposant de 120 m3 à la pression de 0,6 MPa sont installés tous les 200 m environ.
Souvent les variations de la pression statique du réseau, liées au profil en long du tunnel, nécessitent la mise en œuvre de dispositifs spéciaux comme des pompes, des surpresseurs et des vannes qui sont généralement motorisés et télécommandés.
Signalisation et de systèmes de fermeture
Elle comprend les panneaux à message variable (PMV), les signaux d’affectation de voies (SAV), les feux de signalisation et les barrières. Leur fonctionnement est piloté suivant des scénarios prédéfinis (fermeture du tunnel, neutralisation d’une voie, mise en place de déviation …).
Feux d’arrêt (R24)
Le feu rouge clignotant (R24) matérialise la fermeture du tunnel et impose l’arrêt absolu de l’usager.
Barrières
Les barrières permettent la fermeture physique du tunnel. Elles sont obligatoires pour les tunnels surveillés de plus de 800 m de longueur et complétées des panneaux à message variable permettant d’informer les usagers des raisons de la fermeture.
Panneau à message variable (PMV)
Ils informent les usagers des conditions de circulation, de la fermeture d’un tunnel, de déviation, …
Signaux d’affectation de voies (SAV)
Les Signaux d’affectation de voies (SAV) permettent la fermeture de voies de circulation et le rabattement des usagers sur les voies restantes. Ils se déclinent en :
- un feu vert fixe en forme de flèche verticale (R 21 b) signifiant autorisation d’emprunter la voie située au-dessous ;
- un feu jaune clignotant en forme de flèche oblique (R 21 c) signifiant obligation de se rabattre vers la voie adjacente indiquée par la flèche ;
- un feu rouge fixe en forme de croix de Saint-André (R 21 a) signifiant interdiction d’emprunter la voie située au-dessous.
Ils sont obligatoires pour les tunnels de plus de 800 m de longueur qui font l’objet d’une surveillance humaine permanente ou non et possèdent plus d’une voie par sens.
Réseau d’appel d’urgence
Un réseau d’appel d’urgence (RAU) a pour objet de permettre à un usager en difficulté d’appeler un opérateur spécialisé (gendarme ou policier ou exploitant selon le site). Il peut ainsi faire intervenir le plus vite possible les services de secours les mieux adaptés à son besoin.
Un RAU est généralement constitué :
- d’au moins un Poste de Centralisation des Appels (PCA) situé dans les locaux du service de permanence,
- d’un certain nombre de Postes d’Appels d’Urgence (PAU) situés dans les niches de sécurité, dans les issues de secours et aux extrémités du tunnel,
- d’un support de transmission reliant le PCA aux PAU : câble cuivre ou fibre optique.
Dans les tunnels, des niches de sécurité doivent être prévues tous les 200 m environ à l’intérieur du tunnel, ainsi qu’à proximité de chaque extrémité.
Éclairage
Une particularité fondamentale des tunnels est le besoin d’un éclairage de jour. En effet, la lumière naturelle ne pénètre que sur une distance très faible et au-delà, les conditions lumineuses naturelles, même associées à l’éclairage propre des véhicules sont insuffisantes pour assurer la visibilité d’obstacles éventuels ou même le guidage des usagers.
L’éclairage de base
L’éclairage de base règne sur toute la longueur de l’ouvrage et reste allumé en permanence suivant des régimes de fonctionnement adaptés à la période de la journée et aux conditions d’éclairement extérieur. L’installation est généralement de type « symétrique ».
L’éclairage de renforcement
En entrée, utilisé en période diurne, il est régulé en fonction des conditions de luminance perçues par l’automobiliste. Il permet aux usagers de s’adapter progressivement à l’ambiance intérieure tout en distinguant la chaussée et les obstacles éventuels. L’installation est généralement de type « contre-flux ».
Un éclairage de renforcement en sortie est utilisé également en période diurne, qui permet à l’usager de s’adapter au passage d’une luminance intérieure faible à une luminance extérieure nettement plus élevée. Cet éclairage est parfois nécessaire pour lutter contre l’éblouissement au lever ou coucher du soleil ; l’installation est généralement de type « contre-flux ».
Le CETU a développé le logiciel Eclair-tunnel qui permet de prédimensionner une installation d’éclairage en tunnel routier suivant la méthode décrite dans le Dossier pilote éclairage
Système à contre-flux
Le système à contre-flux, dit aussi à mobilisation de contraste, est basé sur des appareils qui projettent la lumière en direction des automobilistes, dans des conditions qui évitent de les éblouir.
Les obstacles sont vus en contraste négatif, c’est-à-dire qu’ils se profilent en sombre sur le fond plus clair de la chaussée.
Système symétrique
Le système symétrique est basé sur des appareils avec flux symétrique par rapport à un plan perpendiculaire à l’axe du tunnel : ils envoient autant de lumière en direction de chaque extrémité de l’ouvrage.
Ventilation
La ventilation en tunnel a pour premier objectif de maintenir la qualité de l’air en situation normale d’exploitation. C’est la ventilation sanitaire. En cas d’incendie, le système de ventilation a aussi pour rôle de mettre les usagers à l’abri des fumées et de permettre l’intervention des services de secours et de lutte contre l’incendie. C’est la ventilation de désenfumage.
Détection automatique d’incident et de vidéo-surveillance
Le système de DAI (détection automatique d’incident) assiste l’opérateur dans ses missions de contrôle en l’informant de l’apparition d’un évènement pouvant être à l’origine d’une situation potentiellement dangereuse pour les usagers.
L’opérateur peut ainsi déclencher plus rapidement le scénario d’intervention le mieux adapté. Le principe de la DAI est basé sur la détection, le plus souvent, par analyse d’images vidéo et d’outils informatisés utilisant des algorithmes complexes.
L’installation de détection automatique d’incidents, DAI, est obligatoire pour les ouvrages de plus de 300 m disposant d’une surveillance permanente.
Le retour d’expérience montre que les évènements prioritaires à détecter sont les véhicules arrêtés et l’apparition de fumée. On constate, que dans plus d’un cas sur trois, la vidéo surveillance couplée à un système de DAI est le premier des équipements à détecter les évènements précurseurs des incidents.
Cliquez pour télécharger le document d’information du CETU qui traite ce sujet.
Radio-communication
Les ondes hertziennes sont fortement perturbées par l’environnement confiné et la couverture radioélectrique aux abords du tunnel peut être insuffisante pour permettre la retransmission. La mise en œuvre d’un système de radiocommunication dans un ouvrage souterrain nécessite alors de recourir à des moyens spécifiques (pylône, baies radio, câble rayonnant…).
Les radiocommunications en tunnel peuvent être classées en trois types :
- les communications des services d’intervention : communications entre eux pour les pompiers, les forces de l’ordre, le SAMU et l’exploitant du tunnel
- les radios grand public : retransmission de certaines fréquences de la bande FM avec possibilité pour l’exploitant d’insérer des messages de sécurité à l’attention des usagers facilitant l’auto évacuation ;
- les téléphones portables : retransmission des communications téléphoniques portables donnant la possibilité aux usagers d’utiliser leur portable comme moyen d’alerte.
Cliquez pour télécharger la publication du CETU sur ce sujet.
Système de contrôle commande (GTC, supervision…)
L’objectif des équipements de GTC est de donner à l’exploitant les moyens de gérer le fonctionnement de l’ouvrage. La GTC assure l’interface Homme-Machine (IHM) au niveau du Centre d’ingénierie de Gestion du Trafic (CIGT). Elle permet la visualisation des états et la commande des installations et des équipements électromécaniques : ventilation, éclairage, signalisation dynamique, alimentation électrique, gestion du trafic, réseau d’eau de lutte contre l’incendie …
La GTC est un dispositif combinant sur un site, différents détecteurs, capteurs, caméras de surveillance et un système de contrôle central informatisé. Elle permet le traitement en temps réel des informations par la mise en œuvre d’automatismes ou de commandes manuelles, la surveillance d’alarmes ou de schémas synoptiques de visualisation. Elle facilite l’exploitation par la mise à disposition en temps différé de statistiques de fonctionnement et la gestion de la maintenance des équipements. Elle permet également le paramétrage des automatismes (ventilation, éclairage, scénarios de signalisation …) et l’adaptation des outils de supervision.
La supervision est la fonction qui consiste à indiquer et à commander l’état d’un appel, d’un système ou d’un réseau. La supervision inclut donc plusieurs activités : Surveiller, Visualiser, Analyser, Piloter, Agir.
Coût d’installation et de consommation des équipements
Les coûts de mise en œuvre et de maintenance de ces équipements, dont la complexité augmente avec les innovations technologiques, sont de plus en plus importants.
Le pôle EEG travaille sur la capitalisation et la connaissance de ces coûts notamment dans l’objectif d’aider les maîtres d’ouvrage à juger de la fiabilité économique des solutions qui leur sont proposées.
Le pôle intervient aussi sur la réduction des consommations électriques des installations, en particulier d’éclairage, en agissant sur la conception et sur le réglage de l’installation comme la mise en place du pas variable inter luminaire ou le pilotage pour adapter au plus près le besoin d’éclairage. Des opérations de recherche sont en cours pour définir de nouvelles solutions permettant d’abaisser ces consommations.
Fiabilité et sûreté de fonctionnement des équipements
La sécurité des usagers et intervenants en tunnel repose sur la réponse efficace des équipements en cas d’incendie dans le tunnel. L’exploitant doit être en mesure de garantir que son système sera opérationnel le moment venu. Compte-tenu des inévitables défaillances temporaires de certains éléments, la fiabilité du système passe par sa capacité à répondre en dépit de ces défaillances locales, en travaillant sur les redondances ou les suppléances qu’offre le système dans son ensemble.
Par le travail d’analyse des retours d’expérience ou par celui d’examen critique des systèmes installés, une nouvelle approche sûreté est en cours de construction. Elle devrait permettre d’aboutir, en fonction de la criticité du tunnel, à une démarche pragmatique de préconisations de conception et de maintenance des équipements.
Surveillance et inspection des équipements
L’instruction technique pour la surveillance et l’entretien des ouvrages d’art (ITSEOA) de 2011, et en particulier son guide d’application pour le génie civil et les équipements de tunnel, le Fascicule 40 , fixent le cadre et proposent une méthodologie d’inspections. Elle permet d’assurer dans le temps le maintien des performances de ces équipements et de garantir la pérennité de l’investissement sur une période au moins égale à la durée de vie des équipements installés.
Si le fascicule 40 s’impose aux exploitants du réseau routier national non concédé (RRN-NC), il est aussi très souvent utilisé par d’autres exploitants.
Le pôle EEG dispose d’une cellule inspection des équipements qui s’appuie sur l’ensemble des pôles du CETU pour réaliser les inspections du réseau des DIR et favoriser la mise en œuvre de démarches comparables pour tous les exploitants de tunnels routiers.
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