Les chemins de fer électriques fonctionnent soit avec du courant continu, soit avec du courant alternatif. En Suisse, la plupart des chemins de fer sont alimentés avec du courant alternatif d'une fréquence de 16,7 hertz (Hz). Les lignes de contact de ces chemins de fer génèrent des champs électriques et magnétiques de cette même fréquence. Les trams, les trolleybus et certains chemins de fer à voie étroite fonctionnent avec du courant continu. Il en résulte des champs électriques et magnétiques statiques.
1. Chemins de fer à courant alternatif
Les champs magnétiques des installations des lignes de contact des chemins de fer à courant alternatif sont sujets à de fortes fluctuations. Les locomotives qui accélèrent ou freinent augmentent le flux de courant, renforçant ainsi le champ magnétique. Plus le nombre de trains circulant sur une ligne est important, plus la charge est élevée.
Fluctuations temporelles du champ magnétique
La quantité de courant circulant dans les lignes de contact n'étant pas constante, les champs magnétiques aux alentours des installations ferroviaires fluctuent de manière importante dans le temps. Lorsqu'en accélérant ou en freinant les locomotives et les motrices réalimentent le réseau en courant, le flux de courant est plus élevé et il en va de même du champ magnétique. Les locomotives utilisent également plus de courant à la montée ou lorsqu'elles tractent un train de marchandises lourd.
L'injection de courant dans la ligne de contact se fait généralement à des intervalles de 25 à 30 km. Lorsqu'aucun train ne circule sur une section entre deux points d'alimentation, aucun courant ne passe, donc aucun champ magnétique n'est généré. Dans l'exemple présenté ci-contre, une telle situation se présente la nuit entre 1h00 et 4h30. Toutefois, lorsque des trains circulent, le champ magnétique se manifeste tout le long de la section sur laquelle les trains sont alimentés en courant. La charge à proximité de la ligne ferroviaire varie en fonction du trafic sur la section d'alimentation concernée, de la position des trains sur celle-ci et des fluctuations des besoins en courant des motrices.
Comme les champs magnétiques du réseau général d'électricité ont une fréquence différente de ceux du réseau d'alimentation ferroviaire, leurs intensités ne sont pas exactement comparables. Les effets des champs magnétiques sur la santé se manifestent à partir d'un niveau d'intensité différent selon la fréquence. C'est pourquoi la valeur limite d'immission fixée dans l'ORNI en vue de protéger des effets à court terme est de 100 microtesla (µT) pour des champs magnétiques de 50 Hz mais de 300 µT pour des champs de 16,7 Hz.
Champ magnétique de 16,7 Hz sur le tronçon à deux voies entre Lucerne et Bâle, mesuré près de Nottwil (LU), à une distance de 10 mètres du milieu du tracé de la ligne : la charge fluctue en fonction du trafic. Lorsqu’aucun train ne circule, il n’y a pas d’immissions. La moyenne sur 24 heures (ligne verte) s’élève à 0,41 microtesla. Cette valeur est déterminante pour effectuer la comparaison avec la valeur limite de l’installation, qui est de 1 microtesla (également en moyenne sur 24 heures), et qui est donc respectée ici.
Champ magnétique sur un tronçon à deux voies
S'agissant de l'intensité des champs magnétiques des lignes de contact des chemins de fer, il est en outre important que le courant de traction et le courant de retour soient relativement éloignés l'un de l'autre. Le courant de traction circule dans la ligne de contact ; le courant de retour passe dans les voies et le conducteur de terre. Selon la manière dont les voies sont en contact avec le sol, une partie du courant de retour se fraye également un chemin à travers la terre ou dans des tubes métalliques enterrés, tels que les conduites d'alimentation en gaz ou en eau. Des tels courants vagabonds peuvent parcourir de grandes distances et ne reviennent le long du tracé de la voie ferrée qu'à proximité de la sous-station.
Plus la distance entre le courant de traction et le courant de retour est grande, plus la dimension spatiale du champ magnétique est importante pour une intensité de courant identique. Par conséquent, pour réduire le champ magnétique, il est préférable que la plus grande partie possible du courant de retour passe dans le conducteur de terre, puisqu'il est le plus proche du câble de contact.
Mesures de réduction du champ magnétique des installations de lignes de contact
Rapport :
Massnahmen zur Reduktion der Magnetfelder bei mit Wechselstrom betriebenen Eisenbahnen (PDF, 15 MB, 05.03.2014)Diese Studie beschreibt Massnahmen zur Verringerung der magnetischen Flussdichte von Fahrleitungsanlagen und beurteilt sie hinsichtlich ihrem Reduktionspotential und ihrem Aufwand.
2. Chemin de fer à courant continu
Les trams, les trolleybus et certains chemins de fer à voie étroite fonctionnent avec du courant continu qui génère des champs électriques et magnétiques statiques
L'ORNI fixe pour les champs magnétiques continus une valeur limite d'immission de 40 000 microtesla (µT), qui d'expérience est très largement respectée.
S'agissant des champs continus se manifestant au quotidien, la recherche ne donne aucune indication selon laquelle ils pourraient présenter des risques pour la santé, raison pour laquelle l'ORNI ne prévoit pas non plus de valeur limite pour les installations de chemins de fer à courant continu.
Pour les stations de redressement, l'ORNI fixe les mêmes exigences que pour les stations de transformation (annexe 1, ch. 2, ORNI) :
Dernière modification 22.03.2024
