Bordeaux et son tramway
Bordeaux s'est doté d'un équipement des plus modernes avec le tramway muni de l'alimentation par le sol ; magnifique innovation permettant de préserver un environnement libre de tous câbles disgracieux. Le centre ville de Bordeaux n'est ainsi aucunement défiguré par des kilomètres de caténaire.
Le tramway est victime de son succès. Aux heures d'affluence, les sardines se comptent par milliers.
1 - Taux d'occupation
Chaque station, quand l'affichage est fonctionnel, présente le temps d'attente avant l'arrivée des deux prochaines voitures. Cet affichage est précieux pour tous : il nous permet de savoir combien de minute nous allons devoir patienter avant de pouvoir s'engouffrer dans une des rames.
Ainsi l'anxiété grimpe. Sera t'il plein comme un oeuf ?
Une information permettant d'évaluer le taux d'occupation des futures voitures offrirait une opportunité supplémentaire de choisir la bonne voiture : celle qui est la moins occupée.
Si je peux patienter quelques instants supplémentaires et que la voiture suivante a un taux d'occupation inférieur, je puis ainsi choisir de ne pas monter dans la voiture qui se présentera prochainement mais dans la suivante.
Cette idée est intéressante car sur le plan technique, à première vue, elle ne nécessite par d'investissement physique dans le matériel, uniquement de la matière grise et du logiciel. Les rames sont informatisées et disposent très certainement de tout un appareillage de mesure : vitesse, consommation électrique.
Et c'est deux données sont suffisantes pour calculer la masse totale de la rame à l'aide d'une formule distillée en classe de physique au lycée : la moitié de la masse multiplié par le carré de la vitesse donne l'énergie cinétique accumulée par le mobile.
Ce calcul grossier car l'on ne prend pas en compte l'énergie nécessaire ou rendue par la gravité (toutefois Bordeaux est une ville assez 'plate') pourrait donner une indication relativement fiable sur le taux d'occupation d'une voiture.
En effet, la masse moyenne des individus est connue. En divisant la masse calculée minoré de la masse à vide du tram par la masse moyenne d'un individu, il est obtenu statistiquement le nombre d'individu présent dans la rame.
Chaque rame ayant un nombre de place estimé, il devient alors trivial d'établir un pourcentage d'occupation qui trouvera merveilleusement bien sa place sur les afficheurs des stations de tramway.
2 - Civisme et marquage au sol
Que c'est agaçant cette manie de se presser au pied des portes de la rame pour monter aussi vite que possible comme si le tramway aller s'échapper sans soi. Je suis moi même atteint de ce syndrome du ratage de la montée qui doit être bien naturel. Toutefois, je prends soin de me mettre en retrait afin de libérer l'espace salvateur nécessaire à la descente des autres usagers.
Cette stratégie est d'autant plus gagnante qu'elle offre pour chaque partie plus de confort. Pour celui qui descend, moins d'entrave à son déplacement, il sortira d'autant plus vite. Pour celui qui monte, plus de place lors de sa montée.
Les rames s'arrêtent toutes approximativement à quelques décimètres prés au même emplacement. Les portes se présentent donc approximativement toujours au même emplacement. Cette régularité spatiale est donc un atout de taille ! Si les portes se présentent toujours au même endroit, il doit être possible d'en marquer les emplacements au sol et d'y ajouter une signalisation explicite pour inciter les usagers patientant sur le quai à occuper une position adaptée à la descente des futurs arrivants.
L'investissement nécessaire à la réalisation de cette idée est relativement modeste, le plus coûteux sera certainement l'étude de la dite signalisation : le choix des couleurs et des motifs offrant la réaction souhaitée (l'usager ne doit pas stationner devant la porte mais sur les côtés afin de laisser libre le flot de la descente).
3 - Rame pleine ou rame vide ?
Le remplissage des rames est parfois très paradoxal. Il m'est arrivé à de multiples reprises de me retrouver dans la rame la plus occupée avec deux sections plus loin, le vide le plus interstellaire sur l'échelle d'occupation du tramway : c'est à dire personne ou si peu. Intuitivement, j'imagine que la distribution des usagers dans le tram serait à l'image d'un gaz parfait : c'est loin d'être le cas, une fois monté, peu de personne s'empresse de trouver un état de basse énergie et se contente du point le plus proche offrant suffisamment d'espace pour les accueillir. Quitte à se retrouver compressé comme une sardine alors que quelques mètres plus loin, un espace de pure liberté n'attends qu'une chose : être comblé.
Plus complexe que les idées précédentes dans la réalisation, elle aurait toutefois le mérite d'améliorer (je l'espère) sensiblement la distribution homogène des usagers dans les rames offrant ainsi un meilleur confort d'utilisation.
La mesure du taux d'occupation de chaque section du tram se révèle assez complexe mais loin d'être insoluble. Une fois de plus, c'est la masse des usagers qui donne une indication de l'occupation. Reste donc à mesurer cette fameuse masse.
Chaque section du tram est doté d'une nacelle de roulement suspendue, un bogie. Ce bogie est doté d'un amortissement dont les caractéristiques évoluent proportionnellement à la masse supportée. En mesurant sur chaque bogie la déformation de l'amortisseur, il est possible d'établir un profil du remplissage du tram.
Une fois acquis le profil du remplissage, il ne 'reste' qu'à le signaler sur le quai afin que les usagers se présentent naturellement sur les sections présentant le taux d'occupation le plus faible.
La signalisation pourrait se réaliser devant les emplacements présumés des portes par le biais d'un jeu de diodes électroluminescentes enchâssé dans le sol. Ces diodes électroluminescentes adopteraient une couleur associée au taux d'occupation estimé : vert, section vide ; orange, section mi occupée ; rouge, section pleine.
En indiquant les sections les plus propices à une montée aisée, le temps de chargement/déchargement est réduit : les usagers peuvent descendre plus facilement car le quai est plus clairsemé, et les usagers qui montent se présentent naturellement sur les sections les plus aérées assurant alors une montée rapide.
Le coût de mise en oeuvre est toutefois rédhibitoire : modification des rames de tramway et implantation du dispositif de signalisation au sol sur l'ensemble des quais. Une réduction partielle du coût est possible : équiper seulement les quais à fort trafic. Les trams en bout de ligne sont généralement peu occupé et ne profiteraient que faiblement du système.
4 - Des trams 'forte affluence'
L'agencement intérieur du tram a très certainement fait l'objet d'étude d'ergonome, en tout cas, je l'espère. Toutefois, ces ergonomes ont certainement dû composer avec les contraintes techniques imposées par le bureau d'étude. Avez vous remarqué la présence des blocs de batteries dans certaines sections du tram ? Sur chacun de ces blocs se trouve quatre places assises dos à dos par paire. Ces blocs contiennent les batteries volumineuses mais malheureusement indispensables. Il fallait bien les loger quelque part répondrait le concepteur.
Le choix de la géométrie des batteries du tram a sans doute été mûrement réfléchi en pesant le pour et le contre. Ce qui est dommage, c'est que ces énormes blocs mobilisent un espace au sol important. Lors des instants de forte affluence, des trams conçus pour ces moments seraient un moyen d'augmenter la capacité totale sans augmenter la cadence déjà élevée de 5 minutes entre chaque tram.
En réajustant la géométrie des blocs de batteries, en les disposant le long des parois par exemple, il pourrait être gagné de précieux mètres carrés offrant ainsi des places debout supplémentaires.
Lors des horaires de forte affluence, des tramway au confort moindre car dépourvus de places assises pourraient circuler en lieu et place des rames actuelles. Une des sections du tram pourrait être équipée de places assises pour les usagers devant s'asseoir : personnes âgées, enceintes, handicapées... Une signalisation adéquate indiquerait l'emplacement des places assises sur le quai afin d'aiguiller les usagers nécessitant une place assise.
5 - Un tram moins létal
Le tram tue. C'est un fait. Pas de nombre en tête pour être précis, mais le tram tue : piéton, cyclo, vélo, automobiliste... La liste s'allonge régulièrement malgré la vigilance soutenue des conducteurs de tram. Ils sont balancés entre écraser quelqu'un et blesser les passagers si le coup de frein est trop fort. Pas de ceinture de sécurité dans le tram. Un coup de frein trop appuyé et c'est plusieurs dizaines de personnes blessées, dilemme insoutenable mettant à rude épreuve chaque conducteur de tram au quotidien.
J'ai eu l'occasion d'observer la conception du nez du tram lors d'un accident avec une automobile près de mon domicile. Le tram a été conçu pour ne pas se déformer : les ingénieurs ayant travaillé sur le châssis du tramway ont certainement conservé les réflexes du ferroviaire : robuste avant tout.
Le châssis du tram au niveau de son nez est réalisé avec des IPN (ce sont des poutres métalliques) en forme de H (géométrie offrant d'excellentes propriétés mécaniques pour une masse faible) assemblées sous la forme d'un trapèze. L'épaisseur du métal doit être entre 10mm et 15mm. Autant dire de sacrées poutres métalliques.
L'accident dont j'ai été témoin montre à quel point le nez du tram est résistant. La voiture était quasiment coupée en deux alors que le tram n'avait pour ainsi qu'explosé sa coquille en fibre révélant alors sa construction mécanique : les poutres métalliques étaient quasiment intactes, une légère déformation de quelques millimètres était perceptible sur la poutre frontale, aucun éclat de peinture apparent.
Il est un fait établi que si le contenant ne se déforme pas, c'est le contenu qui le sera. Fort de cet adage, les constructeurs automobiles s'échinent depuis des années à concevoir des véhicules qui se déforme lors d'un impact plutôt que de déformer le contenu, c'est à dire les passagers.
De nos jours, les voitures sont bien plus sûre lors d'un accident : l'énergie cinétique du mobile se dissipe lors de la déformation plastique des tôles. Le contenu n'est plus soumis à des dizaines de G d'accélération lors du choc, ainsi, il a moins tendance à se déformer.
La létalité des voitures a donc été grandement réduite grâce à une conception étudiée pour dissiper l'énergie cinétique en déformant le contenant lors d'un impact.
Le tram, quant à lui, c'est tout l'inverse. Son nez a été conçu pour ne pas se déformer transférant de ce fait tout le travail de dissipation de l'énergie cinétique à l'objet percuté.
Dans le cas d'un impact avec un véhicule, le ou les passagers sont quelque peu protégés par l'habitacle du véhicule. Il n'empêche, le choc est rude !
Une révision de la conception du nez du tram serait donc une bonne idée en s'inspirant des travaux réalisés par l'industrie automobile ses dernières années. Un nez conçu pour se déformer lors d'un impact afin de d'absorber l'énergie cinétique serait donc un premier pas souhaitable.
Toutefois, cette solution n'est fonctionnelle que dans le cadre d'un impact avec un véhicule carrossé. Les piétons, vélos et autres cyclos resteront tout aussi déformable lors d'un impact avec le tram.
Une grande partie de la létalité du tram est due au accident mettant en jeu des personnes non carrossées. Jusque là, rien d'étonnant. Intuitivement et sans avoir besoin de statistiques pointues, il est un fait établi : les dommages résultants d'un impact sur un piéton sont en règle général toujours supérieur à un piéton carrossé (c'est à dire dans un véhicule mais ce n'est plus un piéton).
Il s'agit donc de réduire l'énergie cinétique transmise lors de l'impact. Lors d'un choc, le corps subit une accélération importante : faire passer quelqu'un de 30 Km/h à 0 Km/h en 1/10eme de seconde ne se fait généralement pas sans douleur.
Tout le problème se résume donc à un problème d'accélération. Trop d'accélération et c'est la blessure assurée : hématomes pour commencer, os brisés par la suite et sûrement tout un tas d'autres symptômes plus ou moins mortels.
Comment rendre l'accélération supportable ? Les constructeurs automobiles ont là aussi fait des merveilles. En plus de rendre le contenant déformable, ils ont ajouté des ballons gonflables (les fameux airbag... anglicisme affreux) dans l'habitacle des véhicules.
Cette invention merveilleuse a sauvé un paquet de vie et fait le bonheur des plasticiens nasaux.
Des ballons gonflables placés à l'extérieur pourrait faire office d'amortisseur cinétique en cas d'impact. Il reste à régler la question du déclenchement. Autant dans le cas d'une voiture, le déclenchement est aisé : à posteriori de l'impact.
Dans le cas du tram, c'est l'inverse : il s'agit de déclencher les ballons amortisseurs à priori de l'impact.
La trigonométrie et le calcul différentiel apporteront les quelques outils mathématiques nécessaires au calcul des trajectoires des éventuels objets pouvant entrer en collision. Un jeu de radar courte portée avec un pouvoir de résolution autant temporel que spatial donnera un aperçu suffisant pour déterminer finement les trajectoires. Le déclenchement sera laisser à un automate fini le plus minimaliste possible qui déclenchera au besoin les ballons amortisseurs en cas d'impact probable.
Il y a très certainement tout un tas de brevets à déposer autour de l'airbag extérieur...
Conclusion
Le tramway bordelais est une réussite à la simple vue de sa fréquentation. Encore aujourd'hui, je me suis retrouvé transformé en sardine...
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