L'automotrice Z 5300

Sources Revue Générale des chemins de fer 6/1967 et 12/1962

Image d'illustration: Collection Didier Janssoone, publiée avec son aimable autorisation

Automotrice Z5300

Dans les années 60, la banlieue Sud-ouest envisageait de se doter d’un nouveau matériel aux performances au moins équivalentes aux Z5100 du Sud-Est.

Les études amonts de définition des besoins conduisirent à déterminer ce qui était attendu en termes de capacité et de performances.

Dans le domaine de l’offre capacitaire, c’était la zone de Brétigny avec sa fourche vers Etampes et Dourdan qui dimensionnait le besoin. La fréquentation, en constante augmentation de cette zone, justifiait une composition à 8 caisses jusqu’à Brétigny puis la prolongation, sur chacune des deux branches, d’un élément à 4 voitures. L’élément automoteur de base comporterait donc 4 caisses que l’on devait pouvoir accoupler et désaccoupler de façon automatique et rapide afin de favoriser l’exploitation en souplesse de ce matériel sur cette banlieue très fréquentée. 

En termes de performances, deux exigences générales étaient affichées :

• une bonne capacité d’accélération,
• une vitesse limite au moins égale à 120km/h.

La première exigence découlait des conditions d’exploitation de la banlieue à Orsay. En effet, avant la mise en service de la TRG (Transversale Rive Gauche) en 1979 (voir https://cheminot-transport.com/2021/02/quand-l-union-de-deux-venerables-dames-donne-naissance-a-la-ligne-c.html ) la gare d’Orsay était origine/terminus de la banlieue SO ce qui générait de fréquents cisaillements entre les arrivées et les départs. Les incompatibilités d’itinéraires qui en résultaient devaient être aussi brefs que possible d’où l’importance de l’accélération au démarrage. La desserte omnibus de nombreuses zones justifiait également des reprises de vitesse rapides.

Concernant la deuxième exigence, si la vitesse n’était pas la principale priorité attendue dans la partie intra-muros en raison de la proximité des gares et de la vitesse limitée sur cette section, il n’en était pas de même au sud de Paris. En effet, outre le fait que les gares étaient plus espacées, la desserte prévoyait des zones à trajets directs avec des circulations sur les voies 1 et 2 empruntées aussi par des trains rapides. Ainsi entre Paris et Choisy, les temps de parcours étaient prévus à 7’ en desserte directe et à 13’ en desserte omnibus avec 4 arrêts à 30’’ de stationnement.

Une autre spécificité qui figurait dans le cahier des charges avait trait à la particularité de la nouvelle gare souterraine pour les trains sortant « du trou » selon l’expression fréquemment employée. Si la déclivité maximale de 25 ‰ ne posait pas de problème de franchissement en vitesse, cela pouvait être plus problématique en cas d’arrêt accidentel au point le plus critique surtout dans le cas où 1 des deux éléments automoteurs accouplés aurait été en panne.

Au-delà de la puissance (1180kW en continu et 1410 en uni horaire), la masse adhérente avait une importance primordiale. Cela s’est d’ailleurs traduit par le choix d’une automotrice à deux bogies moteurs avec chacun 2 moteurs de 750V. Même dans cette configuration, on n'obtenait un poids adhérent que de 40% du poids total ce qui aurait pu être limite dans le cas d’incident évoqué ci-dessus. En complément, un dispositif d’antipatinage avec shuntage d’induits, comme déjà expérimenté sur les Z5100, fut retenu. D’autre part, pour tenir compte des variations importantes d’occupation de places dans les trains de banlieue, un système de réglage de l’effort de traction en fonction de la charge réelle sur les essieux moteurs fut étudié et mis en œuvre.

Les résultats obtenus en matière d’accélération peuvent se mesurer en comparant les données des Z5300 aux autres automotrices :

• 70 cm/s² pour les Z5300 en charge maximum
• 63 cm/s² pour les Z5100 en charge moyenne
• 55 cm/s² pour les Z5100 en charge maximum
• 31cm/s² pour les Z4100 en charge normale

Ces performances avaient un effet bénéfique sur la réduction des temps de parcours comme le montre ce tableau comparatif. Ces essais ont été effectués en utilisant une rame Z5300 d’essai lestée à 11 tonnes par caisse afin d’être représentative d’une occupation moyenne.

On voit que les temps obtenus étaient réduits de 20 à 25% par rapport à une Z4100.

Description du Matériel

Caractéristiques générales

Signalons tout d’abord que la construction de ce matériel a fait appel aux Etablissements Carel-Fouché et CIMT-Lorraine (compagnie industrielle des matériels de transport), aux sociétés de Dietrich, Oerlikon, MTE et à la compagnie Fives Lille Cail.

D’une longueur de 102,8 mètres (tampons compris), l’élément Z5300 avait une masse totale de 153,5t à vide (2 t de moins pour la deuxième tranche) se décomposant en 61,5t pour la motrice ZB5300, 30 t pour les deux remorques centrales ZRB 5300 et 32 t pour la remorque d’extrémité ZRABx. Au vu de ce dernier marquage (ZRABx), l’œil avisé d’un cheminot reconnaitra en la lettre A l’information que cette remorque d’extrémité avait une partie réservée à la première classe. On y trouvait d’ailleurs pour l’essentiel des cheminots avec leurs sacoches en cuir noires typiques des cadres de cette entreprise qui travaillaient en structures régionales ou nationales. La première classe a été supprimée en banlieue dans les RER et dans le métro le 1/8/1991. Sur la photo ci-dessous prise en 1983, alors que le PRS de Juvisy était flambant neuf, la première classe était encore présente pour quelques années.

En termes de places offertes, une rame composée de 8 caisses (deux éléments) pouvait accueillir 927 voyageurs assis dont 155 sur les strapontins. En période de pointe, la capacité maximale s’établissait à 1725 voyageurs dont 772 assis. Au plus fort des grèves, la norme retenue au m² devait être largement dépassée et il y avait probablement près de 2000 personnes qui s’entassaient dans ces vaillantes rames Z 5300 (On aurait pu chanter la chanson de Patrick Sébastien si elle était sortie quelques années plus tôt « qu’est-ce que l’on est serré au fond de cette boîte » !).

Caractéristiques des caisses.

La conception générale des caisses des Z5300 s’inspiraient des éléments automoteurs prototypes des Banlieues Nord et Est qui ont donné naissance aux Z6100. Fabriquées en acier inoxydable, les caisses étaient assemblées au moyen de tôles de faible épaisseur soudées selon le procédé BUDD à l’instar des automotrices Z 3700 qui avaient vu le jour une trentaine d’années auparavant (voir https://cheminot-transport.com/2021/06/l-automotrice-inox-z-3700.html ).

On voit sur le schéma ci-dessous les dispositions des sièges sur une partie de la rame.

Les aménagements intérieurs faisaient largement appel aux plastiques stratifiés. A l’origine, les sièges étaient recouverts de texoïd gris bleu en seconde et rouge en première classe.

L’accès à chaque voiture se faisait par 3 portes à 2 vantaux coulissants dont la fermeture pneumatique était commandée par le chef de train au moyen d’interrupteurs situés à chaque extrémité de la caisse. L’ouverture se faisait manuellement sur la première moitié de course de la porte puis était assistée de façon pneumatique sur la seconde partie.

Caractéristiques techniques

1. Attelage

Comme indiqué auparavant, la fréquence des coupes et raccords justifiait une automatisation poussée des attelages. Le choix se porta sur l’attelage Scharfenberg de type « intégral » c’est-à-dire réalisant simultanément, par simple contact, les liaisons mécaniques, pneumatiques et électriques. Afin de faciliter ces opérations sur les voies en courbe, le système était muni d’un "orientateur" actionné par le mouvement du bogie voisin. Pour le dételage, une action dans la cabine de conduite était nécessaire pour déclencher la commande pneumatique correspondante.

Notons enfin que les raccordements avec les Z5100 étaient possibles pour les liaisons mécaniques et pneumatiques.

2. Dispositif de freinage.

Le dispositif de freinage était constitué d’un frein électropneumatique Westinghouse, modérable au serrage et au desserrage, et d’un freinage rhéostatique. Concernant les remorques, la pression dans les cylindres de frein était modulable en fonction de la charge réelle (occupation). Ce double régime de freinage trouvait sa justification dans la variation de charge des remorques qui était beaucoup plus grande que celle de la motrice. En effet la masse à vide des remorques n’était que de 30 t contre plus du double pour la motrice. Une charge d’occupation de 12 t augmentait la masse de 40% pour les remorques contre un peu moins de 20% pour la motrice.

C) équipements électriques

Par rapport aux Z5100 dont les équipements électriques étaient dérivés, la puissance unihoraire avait été sensiblement augmentée passant de 1105kW à 1410kW ce qui avait conduit à développer de nouveaux moteurs. De type EMW 510, tétrapolaires et autoventilés. Les moteurs, au nombre de 4, avaient une masse de 2005kg. Ils étaient prévus pour fonctionner en série par paire.

Le pantographe était du type AM18B et le disjoncteur de la série KF 1000A.

L’emplacement des différents appareillages est repris sur le schéma suivant

Carrière

Les 145 éléments ont été livrés entre 1966 et 1975 en deux séries au dépôt de Paris Sud-Ouest. C’est en 2018 que ces rames ont été définitivement retirées de l’inventaire après avoir été rénovées à partir de 1978. Je ne développerai pas plus longuement cette partie compte tenu qu’elle est très abondamment décrite sur wikipedia  Z 5300 — Wikipédia (wikipedia.org)