Types de câbles utilisés dans les tunnels de métro : un guide de sélection complet pour les projets de métro

Un tunnel de métro est l’un des endroits les plus difficiles pour installer un câble électrique. L'espace est confiné, l'atmosphère est humide et souvent chimiquement agressive, l'accès pour la maintenance est limité à quelques heures de nuit et une seule panne pendant les heures de service peut bloquer des milliers de passagers sous terre. Les tunnels vibrent également, transportent des courants de traction vagabonds et doivent rester praticables pour l'évacuation en cas d'incendie.

C'est pourquoi aucun projet de métro ne se construit avec un seul « câble tunnel ». Une ligne moderne utilise plusieurs familles de câbles à la fois : câbles de distribution moyenne tension, câbles de traction DC, auxiliaires basse tension. câbles d'alimentation , câbles de commande et de signalisation, câbles coupe-feu pour circuits de sécurité des personnes et câbles de communication tels que câbles coaxiaux rayonnants. Les sections ci-dessous expliquent ce que fait chaque type et quelles propriétés déterminent s'il appartient à une spécification de tunnel.

Pourquoi la sélection des câbles de tunnel est différente

Avant de comparer les produits, il est utile de comprendre les conditions qu'un tunnel impose à chaque câble installé à l'intérieur.

• Comportement du feu et de la fumée. Les câbles font partie des charges de combustible les plus importantes dans un tunnel, c'est pourquoi la propagation des flammes, le dégagement de chaleur, la densité de la fumée et les émissions de gaz acides sont traités comme des critères de conception principaux plutôt que comme des options supplémentaires.
• Humidité et eaux souterraines. De nombreux tunnels se trouvent sous la nappe phréatique et les chemins de câbles traversent souvent des zones de drainage où l'eau est présente pendant des décennies.
• Espace restreint. L'espacement des supports, le rayon de courbure et le chargement des plateaux sont tous serrés, ce qui favorise les câbles présentant des caractéristiques d'installation prévisibles et testées.
• Vibrations et mouvement. Les vibrations continues des trains et la respiration des tunnels nécessitent des conducteurs flexibles et des taquets correctement espacés.
• Courants vagabonds et interférences. Les courants de retour de traction et les entraînements à fréquence variable créent du bruit électrique, c'est pourquoi les pratiques de blindage et de mise à la terre sont aussi importantes que le câble lui-même.
• Longue durée de vie. La durée de vie nominale est généralement de 30 à 50 ans, avec presque aucune possibilité de tirer à nouveau un câble, de sorte que les performances liées au vieillissement dépassent le coût initial.

Les spécifications Metro s'appuient donc sur un ensemble de normes familières : CEI 60502-2 pour les câbles moyenne tension, CEI 60332-1 et CEI 60332-3 pour la propagation des flammes, CEI 60331 pour l'intégrité des circuits sous incendie, CEI 60754 pour les gaz acides halogènes et CEI 61034 pour la densité des fumées. Une fiche technique doit être lue par rapport à ces résultats de tests, et non par rapport au langage marketing.

Les principaux types de câbles utilisés dans les tunnels de métro

Le tableau ci-dessous résume les types de câbles que l'on trouve normalement le long d'un tunnel de métro, ainsi que la fonction que chacun d'entre eux remplit. La liste est organisée par fonction, car deux câbles de tension nominale identique peuvent avoir des fonctions souterraines très différentes.

Une seule section de tunnel peut contenir les huit familles. Les groupes qui exigent les spécifications les plus minutieuses sont décrits ci-après.

Câbles de distribution moyenne tension et de traction CC

Câbles de distribution isolés XLPE

Les sous-stations de traction sont généralement espacées d'un à deux kilomètres et reliées au réseau public via un anneau moyenne tension. Ces circuits en anneau et d'alimentation sont presque toujours des câbles à isolation XLPE d'une tension comprise entre 3,6/6 kV et 26/35 kV, posés soit sous forme de câbles unipolaires en forme de trèfle, soit sous forme de câbles tripolaires avec un écran métallique commun. L'écran transporte le courant de défaut à la terre et contrôle le champ électrique, sa section doit donc être spécifiée plutôt que supposée.

Câbles d'alimentation de traction CC

La deuxième grande famille de puissance alimente les rails de roulement. Les systèmes à troisième rail fonctionnent généralement à 750 V CC, tandis que les systèmes de lignes aériennes de contact fonctionnent généralement à 1 500 V CC. Il s'agit généralement de câbles unipolaires dotés d'écrans en cuivre épais ou de conducteurs concentriques, choisis principalement pour limiter la corrosion par courants vagabonds des revêtements de tunnels, des armatures et des ouvrages métalliques enterrés. L'isolation est généralement en XLPE, avec une gaine sans halogène à faible émission de fumée partout où l'opérateur a besoin d'une réduction de la fumée en cas d'urgence.

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Câbles de contrôle, de signalisation et de communication

Câbles de commande

Câbles de commande operate the equipment that keeps a tunnel habitable: ventilation fans, drainage pumps, platform screen doors, lighting contactors and switchgear. They are multi-core, generally rated 450/750 V, with PVC, cross-linked polyolefin or LSZH insulation. Where variable-frequency drives are involved, a braided or foil screen is added to contain switching noise.

Câbles d'instruments et de signaux blindés

Les câbles d'instruments blindés transportent des signaux de mesure et de contrôle de bas niveau entre les capteurs, les unités de surveillance et les stations SCADA. La construction habituelle est constituée de paires torsadées avec des écrans individuels et globaux plus un fil de drainage, évalué à 300/500 V. L'écran est là pour empêcher les interférences d'entrer plutôt que pour transporter le courant de défaut, et il doit être mis à la terre à une seule extrémité pour éviter les courants de circulation le long du tunnel.

Câble coaxial rayonnant

Les signaux radio ne voyagent pas très loin dans les virages du tunnel, c'est pourquoi les métros utilisent un câble coaxial rayonnant, souvent appelé câble d'alimentation qui fuit, monté le long de la paroi du tunnel. Son conducteur extérieur fendu permet au câble d'agir comme une longue antenne, offrant une couverture continue pour les communications train-sol et la radio des services d'urgence.

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Câbles ignifuges et ignifuges

Ignifuge et résistant au feu ne sont pas la même chose. Un câble ignifuge résiste à la propagation de la flamme, vérifié par la CEI 60332-1 pour un câble unique et la CEI 60332-3 pour un faisceau vertical, mais il n'est pas obligatoire de continuer à fonctionner pendant un incendie. Un câble résistant au feu ajoute une barrière en ruban de mica autour du conducteur afin que le circuit continue de fonctionner pendant une période définie, généralement 30, 60 ou 120 minutes lorsqu'il est testé selon la norme CEI 60331. L'éclairage de secours, les ventilateurs de désenfumage, les pompes à incendie, les ascenseurs d'évacuation et les communications dans les tunnels sont normalement câblés avec un câble résistant au feu pour cette raison.

La fumée est l’autre moitié de l’équation. Les composés sans halogène à faible fumée limitent les gaz acides halogènes à la norme CEI 60754 et la densité de la fumée à la norme CEI 61034, ce qui maintient les voies d'évacuation et l'accès pour la lutte contre l'incendie utilisables. Si vous évaluez ces notes pour un itinéraire spécifique, notre aperçu de trois principes de sélection des câbles ignifuges est un point de départ utile.

Série de câbles ignifuges et résistants au feu Présentation du produit Dans les systèmes de sécurité architecturaux et industriels modernes, la performance incendie des câbles est la pierre angulaire de la minimisation des pertes liées au feu et de la sécurité... Voir le produit →

Protection contre l'eau, les rongeurs et les dommages mécaniques

La performance au feu ne constitue qu’une partie des spécifications. Les tunnels combinent air humide, eaux de drainage, activité des rongeurs et contraintes mécaniques constantes, de sorte que les couches externes du câble effectuent un véritable travail :

• Rubans anti-eau ou poudre gonflante dans les interstices conducteurs, pour les parcours sous la nappe phréatique.
• Armure en ruban d'acier ou en fil d'acier là où les câbles sont enterrés dans le radier ou exposés à un impact.
• Revêtement résistant aux termites et aux rongeurs dans les tunnels qui traversent le sol, les anciens remblais ou les boutures végétalisées.
• Espacement correct des taquets et scellement coupe-feu à chaque pénétration du mur, afin qu'un incendie de câble ne puisse pas se propager entre les sections.

Une liste de contrôle des spécifications pour les projets de tunnels

Lorsque vous préparez un programme de câbles pour un tunnel de métro, examinez les points suivants avant de lancer la demande :

1. Circuits séparés par fonction : puissance de traction, puissance auxiliaire, commande, signal et communication.
2. Confirmez la classe de tension, le matériau du conducteur et la section de l'écran requis par l'étude de mise à la terre et de courants vagabonds.
3. Indiquez la performance au feu requise pour chaque circuit : ignifuge, résistant au feu avec temps d'intégrité du circuit, ou les deux.
4. Spécifiez les limites de fumée et de gaz acide, par exemple CEI 61034 et CEI 60754, pour tous les câbles dans les zones occupées.
5. Définir la protection de l'environnement : blocage de l'eau, blindage, résistance aux rongeurs.
6. Vérifiez le rayon de courbure et l'espacement des taquets par rapport à la section transversale réelle du tunnel et à la disposition des supports.
7. Demandez des rapports d'essais de type et une certification tierce, pas seulement une description du catalogue.

Choisir un partenaire de câble pour les travaux de tunnel

Le câble de tunnel est un engagement à long terme, et il est avantageux de s'approvisionner auprès d'un fabricant qui comprend les profils de service du métro plutôt que de celui qui indique simplement une tension. Le nôtre base de fabrication à Guanlin, Yixing , connue dans l'industrie sous le nom de China Cable City, produit des câbles électriques, d'équipement, aériens et spécialisés depuis 1998, avec les constructions moyenne tension, de contrôle, résistantes au feu et de transport ferroviaire que les projets de tunnels nécessitent généralement. Les systèmes de gestion de la qualité, de l'environnement, de la santé au travail, de l'énergie et de la propriété intellectuelle sont certifiés selon les normes ISO, et les produits bénéficient d'approbations tierces, notamment la certification TUV, ce qui est important lorsqu'une spécification doit être défendue lors de l'examen de la conception.

Si vous réalisez un programme de câbles pour un tunnel de métro, envoyez-nous la liste des circuits et les exigences de résistance au feu. Nous vous aiderons à faire correspondre chaque itinéraire à un type de câble performant en service, pas seulement sur papier.