Ferro-Lyon

Ce matériel roulant très spécifique a été livré par Alsthom (pour la caisse et la chaîne de traction) et SLM (pour les bogies) pour l’exploitation de la ligne C à crémaillère du métro de Lyon. Beaucoup d’éléments des caisses sont identiques à ceux du MPL75 livré antérieurement pour l’exploitation des lignes A et B du métro. Cette proximité technique a été choisie pour réduire les coûts de maintenance de ce matériel particulier commandé à 5 exemplaires seulement.

Les rames

Le nom du matériel vient simplement d’un sigle accolé à la date de la commande. Nous sommes donc en présence du Métro Crémaillère Lyon 1980. Les rames de MCL80 sont au nombre de 5. Elles ont été livrées par les sociétés Alsthom et SLM (Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik, à Winterthur, Suisse) en 1984. Alsthom fournissant les caisses, leurs équipements intérieurs et la chaîne de traction, alors que SLM produit les bogies à crémaillère.

Les rames sont composées de 2 motrices, équipés chacune d’une cabine de conduite, et qui sont reliées entre elles par des barres d’attelage rigides, des connections électriques et pneumatiques démontables en atelier. Les rames sont pourvues à leurs deux extrémités d’attelages automatiques Scharfenberg, mais il n’est pas prévu qu’elles puissent circuler en unité multiple. Ils ne sont donc utilisés que pour des remorquages de secours.

Les motrices portent un numéro de 201 à 210, chaque rame comptant une motrice numérotée impaire et une autre numérotée paire dont les numéros se suivent. La motrice paire est systématiquement orientée du côté Hôtel de Ville – Louis-Pradel, tandis que la motrice impaire est du côté Cuire de la rame.

Diagramme des rames MCL80 du métro de Lyon (doc. Alsthom).

Tableau des caractéristiques principales

Longueur hors-tout	36 660 mm
Largeur de caisse	2 890 mm
Hauteur au dessus du rail, hors pantographe	3 580 mm
Hauteur du plancher au dessus du rail	1 100 mm
Distance entre pivots des bogies	11 450 mm
Empattement des bogies	2 620 mm
Diamètre des roues (neuves)	690 mm
Diamètre primitif des roues dentées	573 mm
Masse à vide en ordre de marche	65,3 t
Masse en charge normale	87 t
Nombre de bogies moteurs	4
Nombre de bogies porteurs	0
Nombre de places assises	104 (à la livraison) 100 (actuellement)
Charge maximale normale (norme de 4 passagers par mètre-carré)	252 passagers
Charge exceptionelle (norme de 8 passagers par mètre-carré)	400 passagers
Vitesse maximale sur crémaillère en palier	35 km/h
Vitesse maximale sur crémaillère en rampe de 174‰	22 km/h
Vitesse maximale en adhérence	80 km/h
Puissance maximale à la jante (traction)	868 kW
Tension d’alimentation	750 V Courant Continu
Rayon de courbure minimal	80 m

Les caisses ont une longueur de 17,92 mètres hors tampons. Elles sont en aluminium soudé de type caisse-poutre à revêtement travaillant. C’est-à-dire que l’ensemble de la structure métallique de caisse assure la rigidité du véhicule. Tous les bouts extrêmes de caisse sont réalisés en polyester armé de fibres de verre. Le dossier de caisse côté remorque dispose de deux petites baies permettant de voir l’intérieur de l’autre caisse. Il n’existe pas d’intercirculation. La livrée est rouge orangé pour les faces latérales, et orange pour les extrémités et faces frontales. Par rapport au MPL75, les caisses ont été renforcées pour recevoir en toiture des pantographes et les résistances de freinage rhéostatique.

Les cabines de conduite, aux deux extrémités de la rame, disposent d’une petite porte d’accès vitrée sur chaque face latérale, et d’un grand pare-brise panoramique sur la face frontale équipé d’un essuie-glace. Le conducteur est installé sur un fauteuil en position centrale, devant un pupitre ergonomique. Le manipulateur traction-freinage à poussoir de veille automatique intégré est installé à sa gauche. Devant lui se trouve le compteur de vitesse à aiguille. Au-dessus de lui, sous le plafond, se situent les commandes des auxiliaires (éclairage de la rame, ventilation…) et les interrupteurs plombés de sécurité.

Les caisses reposent chacune sur deux bogies de type ferroviaire à deux essieux équipés de roues en acier monobloc. Ils sont constitués d’une structure de type cadre en acier mécano-soudé. Leur empattement est de 2,62 mètres. Chaque bogie est équipés d’un essieu porteur et d’un essieu moteur portant une roue dentée venant s’engrener dans la crémaillère. Le diamètre des roues est de 690 millimètres. Les roues dentées ont un diamètre primitif de 570 millimètres. Tous les essieux moteurs de la rame sont à l’extrémité des bogies côté Hôtel de Ville, ce qui donne à chaque caisse la disposition A1A1. Les essieux moteurs sont entraîné par des moteurs de traction d’une puissance 217 kW de type à courant continu. La transmission du mouvement aux roues est assurée par des couples coniques et deux réducteurs droits disposés en cascade. Chacun comporte deux rapport de réduction. Le réducteur primaire comporte un train d’engrenage qui augmente la vitesse pour le fonctionnement en adhérence, et un second qui la diminue pour l’exploitation des sections en crémaillère. Le réducteur secondaire entraîne de façon permanente par un premier train d’engrenage la roue dentée et les équipements de freinage mécanique liés au fonctionnement à crémaillère. Un second train d’engrenage, enclenchable par un accouplement pneumatique, est couplé aux roues sur les sections de ligne dépourvues de crémaillère. Dans cette configuration la roue dentée, toujours entraînée, tourne dans le vide. La liaison caisse-bogie est réalisée par l’intermédiaire des ressorts hélicoïdaux de suspension secondaire et une couronne pivotante. La suspension primaire est assurée par des ressorts hélicoïdaux s’intercalant entre le châssis du bogie et les boîtes à essieux.

Le courant 750 Volts continu nécessaire à l’alimentation de la rame est capté sur une ligne aérienne de contact par deux pantographes. Ceux-ci sont disposés chacun sur une caisse. Ce sont des modèles Favelay unijambistes ayant un débattement permettant d’atteindre une ligne aérienne de contact installée entre 3,9 et 6,2 mètres de hauteur par rapport aux rails.

L’alimentation de chacun des moteurs est assurée par un circuit de puissance de type hacheurs à thyristors. Ils sont immergés dans des cuves étanches emplies de fluide frigorigène (fréon). L’effort de traction est régulé en fonction de la charge. Le retour du courant se fait par les rails.

Schéma électrique des automotrices MCL80 (doc. Alsthom/Revue Chemins de fer).

Tension d’alimentation	750 V
Nombre de moteurs de traction	4
Effort unihoraire à la jante (en adhérence)	2 820 daN
Effort unihoraire à la roue dentée (crémaillère)	6 320 daN
Effort maximal de freinage électrique à la jante (en adhérence)	3 620 daN
Effort maximal de freinage électrique à la roue dentée (crémaillère)	6 440 daN
Rapport de réduction pour la roue dentée (réducteur sur la position crémaillère)	1:7,76
Rapport de réduction pour la roue dentée (réducteur sur la position adhérence)	1:3,40
Rapport de réduction pour les essieux (réducteur sur la position adhérence)	1:4,09

Compte tenu des pentes que doivent affronter les rames du MCL80, le freinage est assuré par plusieurs dispositifs complémentaires et indépendants. Tout d’abord on trouve un freinage électrique par récupération amorçable depuis la haute tension de la ligne aérienne de contact. Ce système est complété ou remplacé automatiquement par un freinage rhéostatique avec dissipation de l’énergie dans les résistances disposées en toiture des rames. Ensuite, Pour les portions équipées de crémaillère, il existe deux systèmes de frein mécanique à ruban sur tambour. L’un dit « frein crémaillère » utilisé en service, modérables continûment au serrage et desserrage. Le second, dit « frein robinet » pour le freinage de secours, non modérable. Ces deux freins sont doublés par un dispositif de cliquet anti-recul destiné à prévenir tout risque de dérive de la rame. Enfin, pour le freinage sur les sections en adhérence simple, chaque roue est munie d’un bloc de freinage équipé de 2 patins en composites assurant à la fois les freinages de service, d’urgence et de parking. Le serrage est assuré par un ressort venant appliquer la semelle sur la table de roulement. En service, le desserrage est assuré par pression pneumatique piloté par une électrovalve modérable présente sur chaque bogie. Le freinage d’urgence est assuré par le déclenchement d’une électrovalve spécifique, soit par commande directe du conducteur, soit par l’interruption de la boucle électrique d’urgence qui parcours toute la rame, soit encore par dépassement de la vitesse autorisée ou non-acquittement de la veille automatique. Le freinage de parking est assuré par la vidange du circuit pneumatique, ce qui provoque sous l’effet des ressorts le serrage de tous les blocs freins.

Bogie des rames MCL80 (doc. Alsthom/Revue Chemins de fer).

Détail du bogie, roue à crémaillère (doc. SEMALY).

Le contrôle commande de la rame est assuré par un automate programmable à microprocesseurs, ce qui a permis d’éviter l’emploi de relais coûteux en entretien, de rendre plus rapide et plus fiable la détection des avaries, et surtout d’utiliser le multiplexage pour la transmission des informations tout au long de la rame. Ceci a rendu possible la limitation de la ligne de train à 4 câbles de télétransmission. Les mémoires des microprocesseurs sont programmées directement à partir du grafcet, ce qui rend leur maintenance et leur éventuelle reprogrammation plus simple.

Les auxiliaires de la rame sont alimentés en 110 volts continu par un convertisseur statique situé sous le plancher d’une motrice. Il alimente un bloc batterie. La plupart des auxiliaires sont installés dans des coffres sous le plancher des caisses.

Chaque rame dispose d’un compresseur à pistons et d’un réservoir d’air pour fournir et stocker l’air comprimé nécessaire au freinage et à la manœuvre des portes.

Sur les faces latérales de chacune des caisses, on trouve 3 portes à double vantail vitré louvoyant coulissant à commande pneumatique. Leur déverrouillage est piloté par le conducteur de la rame, sous le contrôle du système de contrôle commande, qui interdit toute ouverture tant que les portes ne sont pas face à un quai. Chacune offre pour les montées et descente de passagers une ouverture de 1,3 mètres de large et de 1,9 mètre de haut. Entre chacune des portes s’intercalent deux grandes baies vitrées. Il y a aussi une baie vitrée entre les portes extrêmes et le bout de caisse.

Les aménagements intérieurs sont de consistance identique sur les deux motrices de chaque rame. Le plancher constitué de panneaux sandwich balsa-aluminium est recouvert d’un revêtement en PVC pastillé marron. Ce revêtement remonte sur les parois latérales en forme de plinthe haute se terminant en dessous de la hauteur d’assise des sièges. Au niveau des portes, le bord du plancher est en aluminium incrusté de bandes antidérapantes.

Les revêtements de parois sont constitués de grands panneaux de polyester et de fibres de verre de couleur crème dont la forme a été conçue à la fois pour inclure les encadrements de baies, et offrir un accoudoir aux passagers.

Le plafond porte deux rampes longitudinales de tubes de tubes fluorescents, mais aussi les bouches de soufflage d’air de la ventilation. L’ensemble est habillé de lames d’aluminium anodisées incolores disposées transversalement et offre un aspect très plat. La hauteur sous plafond est de 2,075 mètres.

La jonction entre le plafond et les parois est assurée par des caissons techniques de couleur orange courant sur toute la longueur de caisse dont la face est inclinée à environ 30 degrés par rapport à la verticale. Ces caissons ont été conçus pour recevoir au droit des portes les plans de ligne, et peuvent accueillir des panneaux publicitaires. Les leviers de signal d’alarme sont intégrés à ces caissons sur la droite de chacune des portes. De même, au-dessus du milieu de chacune des portes se trouve une poignée de déverrouillage de secours.

Sur chacune des plateformes face au milieu des portes d’accès sont installées des barres de maintien verticales se terminant par une boucle en forme de raquette à environ 1,2 mètre de haut.

Chacune des motrices comporte 52 places assises et peut accueillir au maximum 126 passagers (norme de 4 passagers par mètre carré) avec une surcharge admissible à 200. Sur toute la longueur du couloir central sont disposées au plafond des poignés en métal laqué permettant aux personnes de grande taille de se tenir.

Les sièges sont sous forme de banquettes de 1,07 mètre de large qui comportent chacune 2 emplacements matérialisés. Elles sont constituées d’une coque en polyester armé de fibre de verre couleur crème accrochée d’un côté à la paroi, et reposent de l’autre sur un piètement en aluminium. Sur cette coque, un coussin habillé de PVC souple couleur havane recouvre l’assise et le dossier. Les sièges sont disposés face à face, avec un pas correspondant à celui des baies vitrées, sauf aux extrémités de caisse du centre de la rame.

Le confort thermique des voyageurs est assuré par des moto-ventilateurs alimentés en 110 volts continu. Il n’y a ni chauffage ni climatisation.

Le coût unitaire d’achat des rames était de 21 millions de francs (prix 1984), soit 5,23 millions d’euros de 2006 à monnaie constante (base de calcul : INSEE, Pouvoir d’achat de l’euro et du franc). À comparer aux 17 millions de francs que coûtait une rame de MPL75 à la même période.

Rame entrant en station de Croix-Paquet en direction de Hôtel de Ville – Louis-Pradel en 1986. Photo : CC-by-sa, jhm0284.

Je remercie Monsieur Jean-Marc Allenbach de l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suisse) pour le calcul des rapports de réduction de la transmission de ce matériel.

L’évolution du matériel

Pendant deux décennies, les rames MCL80 n’ont reçu que peu de modifications. Au tournant des années 2000, les chaudrons ont été réparés et renforcés au niveau des seuils de portes suite à la détection d’une corrosion anormale. Peu après, sur la plateforme côté Hôtel de Ville de chaque rame, deux banquettes de deux sièges ont été supprimées. Elles ont été remplacées par des appuis ischiatiques permettant aussi d’appuyer des fauteuils roulants ou des poussettes, facilité indispensable dans la rampe entre Hôtel de Ville et Croix-Rousse.

Elles ont ensuite suivi l’une après l’autre, sur la période entre 2005 et 2008, une révision « mi-vie » dans les ateliers de l’entreprise SAFRA à Albi pour un coût global de 2 009 792,17 € HT. À cette occasion l’ensemble de leurs organes ont été révisés, et leur automate programmable a été changé. L’aspect le plus visible de cette rénovation pour les passagers est le changement de livrée extérieur et de teintes de l’aménagement intérieur. La livrée extérieure a été alignée sur celle du MPL75 rénové antérieurement, soit un fond blanc, avec un bandeau rouge en limite du pavillon et des portes grises. L’aménagement intérieur est désormais paré d’un camaïeu de gris clairs et les coussins des sièges ont reçu un habillage en velours anti-lacération rouge uni tirant sur le bordeaux.

Entre 2019 et fin 2022, les rames subissent une grande révision. Cette révision est réalisée par Bombardier Transport (racheté par Alstom en janvier 2021) et Transports de Martigny et Régions SA pour un coût global de 9,4 millions d’euros. Les caisses sont rénovées à Chaleins (Ain) pour trois rames puis au Cheylas (Isère) pour les deux dernières et les bogies à Martigny (Suisse). À cette occasion, outre la révision de l’ensemble des organes de sécurité, les rames bénéficie d’une rénovation de leur câblage. De plus des comble-lacunes sont installés au niveau des seuils de portes et des impostes du même modèle que celles installées sur le MPL75 sont mises en place sur les vitres des compartiments voyageurs. L’aménagement intérieur est aussi rénové avec une remise en état de tous les aménagements, la pose de nouveaux tapis de sol et un rehoussage des sièges avec un tissu rouge à motifs géométriques.

Photos

Croisement de deux rames à la station Croix-Paquet en août 2006.

Cliquer sur les imagettes pour agrandir.