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XIX e Colloque de l’Association Internationale de Climatologie Etude de la ventilation dans un tunnel ferroviaire avec une pente ascendante unique : le tunnel du Mont d’Or (Jura F/CH) Jean-Michel Fallot, Jacques-André Hertig, Rumiana Engel, Agustin Brena EFLUM-ISTE-ENAC, Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne, Suisse Résumé : L’étude de la ventilation menée pour un tunnel ferroviaire de 6km de long a montré que celle-ci dépend fortement des conditions météorologiques régnant à l’extérieur et à l’intérieur du tunnel, ainsi que du passage de trains. Cette étude a permis de développer des formules analytiques reproduisant ces courants en vue de définir des stratégies de sauvetage appropriées en cas d’accident majeur dans ce tunnel. Mots-clés : tunnel ferroviaire, ventilation, mesures in situ, accident majeur Abstract: Airflow study carried out for a 6 km long railway tunnel (with a single ascending slope) shows that trains and meteorological conditions within and outside tunnel strongly influence airflow in the tunnel. From this study, analytical formula reproducing this airflow could be developed in order to define appropriate rescue strategies in case of major accident in this tunnel. Key Words: railway tunnel, airflow, field measurements, major accident Introduction Suite aux catastrophes survenues dans les tunnels routiers du Mont Blanc et du Gothard, la ventilation et la sécurité dans les tunnels prennent de plus en plus d’importance. Elles ont déjà fait l’objet de plusieurs études pour les tunnels routiers (Roche, 1991 ; AIPCR, 1999 ; Borghi et Perugini, 2002 ; Steinemann et Zumsteg, 2004). La question de la sécurité s’est également posée pour les tunnels ferroviaires, en particulier pour celui à voie unique du Mont d’Or situé dans le Jura sur la ligne Lausanne-Paris, en cas de déraillement ou de collision frontale entre 2 trains. Il s’agit notamment de définir pour ce tunnel de 6km de long les stratégies à adopter pour l’extinction d’un incendie et le sauvetage des personnes bloquées dans le tunnel, ainsi que le choix du portail d’entrée pour les secours. En effet, le tunnel est en pente ascendante unique de 6 % depuis la Suisse (Vallorbe), ce qui peut entraîner un risque d’enfumage du tunnel vers l’amont en cas d’incendie ou un écoulement de gaz toxiques lourds vers l’aval en direction de la Suisse. Pour évaluer ces risques et les stratégies de sauvetage à adopter en cas d’accident majeur, il convient de bien connaître les écoulements d’air dans ce tunnel en fonction des conditions météorologiques et du passage des trains. Dans ce but, des mesures de températures et d’humidité de l’air, de pression et du vent ont été réalisées en continu durant près de 3 ans (28.11.2002 – 30.10.2005) aux 2 portails ainsi qu’en un point au milieu du tunnel du Mont d’Or (Sémaphore). Ce point est plus proche du portail Nord (cf. figure 1) et il a comporté des mesures du vent près du sol et au sommet de la voûte, afin de voir si des écoulements croisés pouvaient se former dans le tunnel. La dénivellation entre les 2 portails atteint 88 m et ils débouchent tous les deux dans une vallée jurassienne (Orbe et Doubs) orientée en gros SO-NE, parallèlement à la chaîne du Jura. 1. Influence des paramètres météorologiques sur la ventilation dans le tunnel Les mesures météorologiques effectuées à l’extérieur du tunnel au-dessus des 2 portails ont révélé que les courants régionaux sont fortement canalisés dans les vallées de l’Orbe et du Doubs. On peut distinguer 4 grandes situations (cf. tableau 1 et figure 1) : 243
Les risques liés au temps et au climat - les situations avec des courants du Nord-Est à Est (bise) persistant durant toute la journée aux 2 portails lorsque les vents soufflent du Nord à Sud-Est sur les sommets du Jura, - les situations avec des courants du Sud-Ouest à Ouest (ou Nord-Ouest) persistant durant toute la journée lorsque les vents soufflent du Sud à NNO sur les sommets du Jura, - les situations anticycloniques avec des brises qui remontent les versants et les vallées durant le jour et les descendent durant la nuit, - les situations perturbées avec des courants variables durant la journée, lorsque les vents en altitude soufflent trop faiblement pour être ressentis jusqu’au sol près des portails. +T°C Vent descendant dans tunnel Vent montant dans tunnel Vents variables dans tunnel Val-Sém Val Int Sém Bas Sém Haut Val Int Sém Bas Sém Haut Val Int Sém Bas Sém Haut -4-1°C 5.9 7.3 6.6 26.3 20.6 18.9 5.7 9.1 10.3 ±1°C 2.1 2.1 2.5 3.8 3.5 3.6 1.5 1.7 1.6 ( +1°C 35.2 36.7 35.4 10.7 9.1 9.4 8.9 9.9 11.7 Word Word Word Word Word Word Word Word Word Word Légende valable pour les tableaux 2 à 6 :T°C Val-Sém = gradient moyen de température entre le portail de Vallorbe et le Sémaphore Val Int = Vallorbe à l’intérieur du tunnel près du portail Sud Sém bas = Sémaphore en bas du tunnel Sém haut = Sémaphore en haut (voûte) du tunnel Tableau 2 – Fréquence d’apparition en % des courants mesurés à 3 endroits dans le tunnel du Mont d’Or du 28.11.2002 au 30.10.2005 (100% = 853 jours) Le portail Nord de Longevilles débouche dans une tranchée de 100 m de long et de 10 m de haut, ce qui l’expose moins souvent à la bise que celui de Vallorbe ressortant dans une paroi rocheuse orientée vers le Sud-Est. km 181 180 179 178 177 176 175 174 173 Doubs Portail Nord Longevilles 905m Doubs Sémaphore 870m Orbe Mont d’Or 1463m Portail Sud Vallorbe 817m Orbe 172 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 Vent du Sud-Ouest à Ouest Vent du Nord-Est à Est (bise) N m/mer Figure 1 – Localisation des stations de mesures météorologiques dans le tunnel du Mont d’Or et carte schématique des courants par vent du SO à Ouest et du NE à Est (bise) km 1500 1400 1300 1200 1100 1000 900 800 600 244
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