Premiers résultats d’échauffement et d’usure d’un banc représentatif du contact électrique glissant caténaire-pantographe

L’usure et l’échauffement des bandes de captage lors du contact électrique glissant pantographe-caténaire sont des problématiques encore mal comprises. Ils sont causés par un frottement mécanique, un échauffement par effet joule et par des arcs électriques. Cela entraîne notamment une usure prématurée, une maintenance accrue et de multiples casses. L’usure est aussi associée à d’autres grandeurs électriques, thermiques ou tribologiques telles que les résistances électrique et thermique de contact, le coefficient de partage de flux thermique, le glissement magnétique, le coefficient de frottement, etc. Ces grandeurs sont influencées par de nombreux facteurs comme la vitesse linéaire, le courant électrique, la force de contact ou la raideur de contact. Pour étudier expérimentalement cette liaison électrique glissante, un banc d’essai a été développé et réalisé. Il est constitué de trois éléments principaux: (1) un disque en cuivre mis en rotation représentant le fil de contact de la caténaire (2) un échantillon de bande de captage mis en contact avec le disque en cuivre et étant dans un mouvement de balayage sur celui-ci et (3) une charge et une alimentation permettant de faire circuler un courant dans les deux entités précédentes. Le banc d’essais est conçu en reproduisant de manière détournée un contact entre un pantographe et une caténaire. Il est aussi créé pour être modulable et flexible, en pouvant par exemple agir sur le courant électrique passant dans la liaison, sur le type de matériau étudié ou sur la force appliquée entre les deux structures.
Les caractéristiques, les solutions techniques et la configuration de cette machine sont ici présentées en comparaison avec la liaison étudiée. Les premiers résultats d’échauffement et d’usure observés sur deux types différents de bande de captage sont présentés. Une critique de ces résultats est ensuite réalisée. Le matériau des bandes de captage étant anisotropique, l’analyse des résultats s’appuie sur des mesures de diffusivité thermique selon les trois axes.