Construction de portes

Portes montantes, descendantes et battantes pour les infrastructures ferroviaires de l’Eiger Express

Texte : Rédaction / Photos : Chemin de fer de la Jungfrau, Interlaken et Männlichenbahn, Grindelwald

Le V-Bahn qui s’élève au-dessus de Grindelwald désigne deux téléphériques qui relient la station aval du terminal de Grindelwald aux stations supérieures du glacier de l’Eiger et de Männlichen. Le nom découle du V formé par les lignes de téléphérique qui partent de la station aval vers les différentes destinations.
La conception et la réalisation des portes de la station supérieure située à 2300 m d’altitude ont représenté un défi majeur, tant pour l’entreprise chargée de la planification, Speiser Metallbauplanung GmbH, que pour l’entreprise qui a réalisé les travaux, CreaTor AG.
On sait par expérience que ces stations peuvent essuyer des vents de 250 km/h lorsque le foehn souffle. Les ouvertures à obturer avec les portes dans la plaque de béton présentent une superficie de 64 m² de chaque côté (environ 8 m × 8 m). Pour maximiser l’étanchéité, il fallait aussi entourer le mieux possible le câble de traction et le câble porteur ainsi que le train de galets.
L’exigence du maître d’ouvrage était d’obtenir une température positive constante avec les portes fermées et d’éviter qu’en cas de tempête ou de pression d’air exercée par une avalanche, de la neige ne puisse entrer dans la station. Après avoir étudié diverses possibilités, la décision a été prise d’obturer chacune des deux grandes ouvertures avec deux portes jointives aussi légères que possible.

Exigences de conception

La configuration de la construction et les exigences du maître d’ouvrage laissaient peu de marge de manœuvre pour le mode d’ouverture des portes. Avant le début des travaux, il était déjà clair que la grande ouverture inférieure devait être obturée par une porte descendante entièrement enfouie dans le sol en position ouverte (durant l’exploitation). Pour la fermeture, elle devait monter et obturer hermétiquement la grande surface. L’ouverture supérieure, autour du train de galets, devait également être obturée par une porte levante verticale. Par ailleurs, il fallait que les deux portes se déplacent simultanément jusqu’à se rejoindre à l’endroit prévu.

La conception est une chose, la réalisation en est une autre. Le maître d’ouvrage en était conscient et a fait appel non seulement à Speiser Metallbauplanung GmbH pour la conception et la définition, mais aussi à CreaTor AG pour la réalisation. Une orientation définitive et axée vers l’objectif visé a ainsi pu être mise en place très tôt, sans changement d’entrepreneur entre les phases de projet et de réalisation.

 

« En impliquant la porte supérieure, le contrepoids, composé de supports, de plaques de poulies et de plaques de poids, a pu être réduit. »  

L’acier comme élément porteur

Comme indiqué précédemment, l’ouverture devait être obturée par deux portes à déplacement vertical amenées à se rejoindre. Pour réaliser les portes de 160 mm de profondeur, les constructeurs ont choisi des tubes rectangulaires et des profilés UPE au niveau des jonctions entre éléments. Les espaces intermédiaires sont remplis de laine minérale haute densité. Les cadres des portes sont habillés des deux côtés d’une tôle d’aluminium de 3 mm. Un système duplex a été appliqué sur les éléments en acier, qui sont ainsi zingués à chaud et colorés (voir aussi « Remarque de la rédaction » en annexe).
Au niveau de la zone de fermeture, un profilé plat en tôle d’aluminium assure la finition au niveau de la porte descendante inférieure. L’arête de fermeture de la porte levante supérieure est munie de deux joints creux disposés l’un derrière l’autre. La pression d’appui réglée précisément assure l’étanchéité requise. Un rail chauffant est disposé entre les deux joints creux pour éviter le gel et assurer la souplesse des joints en caoutchouc. Sur les côtés, les portes sont guidées dans des profilés en U par des galets axiaux disposés en croix.

 

Réduction des contrepoids

Pour la motorisation, les responsables ne voulaient pas recourir uniquement à de la puissance pure pour déplacer toutes les charges. Des contrepoids devaient donc contribuer au délestage. Pour minimiser les contrepoids tout en maintenant leur efficacité, un système de poulies a été conçu; il utilise le poids de la porte supérieure en plus du contrepoids, ce qui limite la force nécessaire pour déplacer la porte inférieure.
En impliquant la porte supérieure, le contrepoids, composé de supports, de plaques de poulies et de plaques de poids, a pu être ramené à 6940 kg au lieu d’environ 9000 kg, pour un poids total des deux portes s’élevant à 4500 kg.

Pas d’antichutes ni de freins à serrage

Les unités de portes sont supportées et déplacées par des chaînes à rouleaux doubles disposées des deux côtés et déplacées via des arbres continus à pignons par un entraînement à chaîne électrique.
Aucun antichute ni frein à serrage n’a été intégré aux éléments de portes. Si une sécurité sextuple peut être atteinte et démontrée pour les éléments de construction statiquement porteurs tels que les roulements, chaînes, moteurs, etc., les portes peuvent être réalisées sans sécurité antichute. Calcul : poids de la porte 6973 kg, chaîne des deux côtés de 28 000 kg chacune, soit 56 000 kg. Facteur de sécurité calculé = 8,2. Facteur de sécurité requis = seulement 6.

Respect de la directive Machines

Ce téléphérique est public et dépend de l’Office fédéral des transports. Il a donc fallu respecter les dispositions applicables de la directive Machines 2006/42/CE ainsi que toutes les autres prescriptions.
Celles-ci incluaient aussi une description générale des portes, des plans d’ensemble et détaillés, des calculs statiques et des justificatifs, des conventions d’utilisation, une évaluation des risques, un manuel d’utilisation et de maintenance ainsi qu’une déclaration de conformité.
Les portes sont actionnées depuis le pupitre de la ligne. Les réceptions techniques de sécurité ont été réalisées par l’Office fédéral des transports.

Montages complexes

Le transport et le montage des énormes portes étaient aussi un défi à ne pas sous-estimer. Le transport vers le lieu de destination à l’aide d’un téléphérique provisoire a dû être effectué principalement de nuit en raison des courses d’essai déjà réalisées sur la ligne en journée. Pour permettre leur transport, chacune des grandes portes descendantes a été divisée en trois segments et assemblée sur place. L’habillage en tôles a été réalisé par la suite et a nécessité quelque 7500 rivets.

Portes battantes pour le chemin de fer à crémaillère

Les deux entrées de 4,5 m × 4,0 m, qui constituent le terminal de montagne côté est, servent de gare pour le chemin de fer à crémaillère. Les ouvertures sont munies de deux portes battantes actionnées hydrauliquement. Les portes battantes sont également réalisées à partir de tubes d’acier rectangulaires, de profilés et de tôles. Les espaces creux sont remplis de panneaux de laine minérale rigides. Les joints intermédiaires sont réalisés de manière à s’emboîter avec une certaine pression d’appui à la fermeture des portes. La rotation des battants est assurée en bas par une charnière à pivot avec console pour dissiper la force et, en haut, par une charnière de guidage.

 

Dans la zone inférieure des portes, il a fallu tenir compte des crémaillères ainsi que des rails et construire les battants avec une découpe et une butée extérieure, pour éviter tout conflit au moment du mouvement de rotation et faire en sorte que les battants garantissent tout de même l’étanchéité requise à l’état fermé.
Dans la zone supérieure des portes, la ligne de contact électrique traverse la porte. Il fallait s’assurer que la distance prescrite entre la ligne de contact et les battants en métal soit respectée à tout moment et dans chaque position. Il a notamment fallu veiller à ne pas utiliser de néoprène (caoutchouc chlorobutadiène synthétique) comme matériau d’étanchéité. Le néoprène conduit les courants électriques et pourrait provoquer un incendie.

Systèmes de fermeture redondants

Pour le mode d’entraînement, les concepteurs ont misé sur un système hydraulique en raison des avalanches de poussière et du « Guggiföhn » susceptibles de provoquer des charges de pression extrêmement élevées sur les portes et les unités d’entraînement. Des vérins hydrauliques pressent les portes lorsqu’elles sont fermées, garantissant une pression d’appui continue.
Pour des raisons de sécurité, un second système hydraulique actionnable manuellement a été mis en place en tant que solution redondante. Il garantit que les portes puissent être fermées à coup sûr à l’aide de pompes manuelles en cas de panne de courant. ■