A SECURITÉ DU TUNNEL FERROVIAIRE DE MARSEILLE - AFTES

LA SECURITÉ DU TUNNEL FERROVIAIREDE MARSEILLEDaniel AndréDirection de l’ingénierie SNCF◗ LA SÉCURITÉ DU TUNNEL FERRO-VIAIRE DE MARSEILLEAprès avoir rappelé l’approche actuelle enmatière de sécurité des tunnels ferroviaires,l’auteur donne les caractéristiques du tunnelTGV de Marseille long de près de 8 km,achevé en 1999, et équipé de protectionsconformes à la nouvelle réglementation ITI98300 publiée en juillet 1998, bien quecelle-ci soit postérieure à la conception dutunnel. La détection de situations anormales,la communication avec l’extérieur, les dispositionsdestinées à faciliter l’intervention dessecours et l’évacuation des voyageurs sontpassées en revue dans cet article qui décritaussi les dispositifs de protection et de luttecontre l’incendie. L’auteur conclut en évoquantles progrès attendus dans lesdomaines de la prévention et du diagnosticprécoce d’incident qui constituent la baseessentielle de la maîtrise de la sécurité dutransport ferroviaire.◗ SAFETY IN THE MARSEILLE RAILTUNNELAfter recalling the current approach ofsafety in rail tunnels, the author describesthe case of the nearly 8 km-long high-speedtrain tunnel near Marseille, achieved in1999 and equipped with protections conformingto the French official TechnicalInstructions ITI 98300 published in 1998although the tunnel was designed earlier.Detection of abnormal situations, communicationmeans from inside the tunnel andarrangements aimed at facilitating therescue operations are described in thepaper which also provides information onfire protection and fighting. The authorconcludes by mentioning improvementsexpected in the prevention and early diagnosisof incidents, the major factor of safetycontrol in rail transportation.La réflexion sur la sécurité dans les tunnels ferroviaires est un domaine en constante évolution.La catastrophe survenue en 1972 dans le tunnel de Vierzy a conduit à intensifier la politiquede surveillance et de maintenance des tunnels du patrimoine. Dans les années 90, laconstruction de nouveaux tunnels a amené de nouvelles réflexions orientées sur le traitement dessituations accidentelles. Le présent article a pour objet de présenter les dispositions mises enœuvre à l’occasion de la réalisation du dernier grand tunnel construit sur le réseau.Situé sur la Ligne à Grande Vitesse Méditerranée, le tunnel d’arrivée sur Marseille est le plus longouvrage souterrain ferroviaire exploité entièrement situé sur le territoire français. Ce tunnel à deuxvoies de 7834m de longueur, présente une section libre de 63m 2 . Il est équipé d’une pose de voiesur dalle.La vitesse d’exploitation est de 230km/h en tête nord et 170km/h en tête sud.Sa construction s’est déroulée de 1995 et 1999 d’abord sous maîtrise d’ouvrage SNCF puis àpartir de 1997 sous maîtrise d’ouvrage RFF. Elle a fait l’objet de plusieurs lots séparés qui ont étéprésentés dans les revues TOS n°148 (TGV Méditerranée - tunnel des Pennes Mirabeau et tranchéecouverte de Bellepeire) et 159 (TGV Méditerranée : tunnel de Marseille).Section courante du tunnel1 - APPROCHE ACTUELLE DELA SÉCURITÉ DES TUNNELSFERROVIAIRESParticularité du systèmeferroviaireD’une façon générale, les événementsredoutés dans les tunnels ferroviaires peuventêtre classés en cinq catégories: arrêt delongue durée, arrêt avec incendie, accidentgrave – tel que déraillement ou collision –sans incendie, accident grave avec incendie,accident impliquant des marchandisesdangereuses.Nature des risquesUn tunnel ferroviaire n’accroît en aucunemanière le risque d’accidents si la conception,la construction et la maintenance desstructures sont bien réalisées. Ils sont eneffet souvent équipés d'installations simplespeu sensibles aux défaillances et l'ouvragelui-même constitue une protection vis-à-visdes agressions extérieures.TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005215

L a sécurité du tunnel ferroviaire de MarseilleLe risque spécifique aux tunnels provient enfait de l'aggravation potentielle d’un incidentcritique, en raison du confinement del'espace.Logique de maîtrise de lasécuritéLa sécurité en tunnel ferroviaire repose surtrois piliers :1) la fiabilité du système ferroviaire dans saglobalité qui se compose d’un ensembled’éléments destinés à empêcher l’apparitiond’incidents critiques (état des voies, signalisation,liaisons radio sol-train, détecteurs deboîtes chaudes, contrôle de vitesse, conceptionet maintenance du matériel roulant,règles d’exploitation…),2) la fiabilité des structures, qui repose surdes règles de conception rigoureuses et surune surveillance régulière des ouvrages,3) l’efficacité d’aménagements et de dispositifsspécifiques à ce type d’ouvrage.Le principe de base autour duquel s’articulela sécurité du système ferroviaire est d’éviterl’apparition d’accidents. Les études de criticitémontrent que la fréquence annuelled’apparition d’un accident grave en tunnelest extrêmement faible. Pour un tunneldouble voie de 5 km de longueur supportantun trafic mixte voyageur et fret, elle serait del’ordre de 2.10 -4 . Cette fréquence descendà 10 -6 dans le cas d’un accident grave avecdéveloppement d’un incendie soit unepériode de retour de 1 million d’années.Néanmoins le risque résiduel ne pouvant,par principe, être considéré comme nul, uncertain nombre de dispositions variablesselon les ouvrages sont aménagées afin deréduire les conséquences d’un éventuelaccident. Elles concernent en particulierl’accessibilité à l’ouvrage, son éclairage, sonévacuation et les moyens de communication.La réglementationDepuis le 8 juillet 1998, une InstructionTechnique Interministérielle (ITI n° 98 300)précise les mesures de sécurité applicablesen tunnel ferroviaire. Elles ont pour objet de- limiter la probabilité d'occurrence d'unincident,- détecter les situations anormales et assurerles liaisons avec l'extérieur,- permettre la protection et, en cas d'incident,l'évacuation des personnes et l'accèsdes secours,- se prémunir et lutter contre un incendie.2 - L’APPROCHE SÉCURITÉDU TUNNEL DE MARSEILLE -APPRÉCIATION ETLIMITATION DES RISQUESUn niveau de risqueminimumEn situation d’exploitation, à vitesse normale,seul un train par sens peut se trouverdans le tunnel, deux en cas d’arrêt à l’intérieurde l’ouvrage et les croisements sontpossibles.Sur le plan ferroviaire, l’ouvrage est simpledans la mesure où il ne comporte aucunappareil de voie.Seules les rames à grande vitesse de types" Paris Sud Est " et " Duplex ", classéescomme matériels modernes au sens de l’ITI98 300, circulent dans ce tunnel situé sur uneligne " voyageurs " non ouverte au traficfret. La puissance de feu est donc minimum.Les équipements de traction des motricesainsi que les équipements haute tensionsitués sous la voiture bar des rames Duplexsont équipés d’un dispositif de détectiondes échauffements anormaux avertissant leconducteur et provoquant automatiquementl’isolement des équipements concernés.Si malgré tout un incendie venait à se déclarerà bord, les documents " métier " desconducteurs leur prescrivent de ne pas arrêterle train en tunnel et de l’acheminer à l’extérieuroù les opérations de sauvetage sontbeaucoup plus faciles à organiser. Danscette logique le signal d’alarme de typeSAFI (Signal d’Alarme à Freinage Inhibable)qui équipe les rames n’agit plus sur laconduite générale de frein mais délivre uneinformation en cabine de conduite permettantainsi au conducteur de maîtriserson arrêt.Dans ces conditions le risque qu’un incendievienne à se développer en tunnel se situe àun niveau minimum.Un niveau de protectionconforme à la nouvelleréglementationL’ITI n’était pas parue lors de la conceptiondu tunnel, mais lemaître d’ouvragea néanmoins tenuà ce que ce tunnelcomme lesautres souterrainsConduite d’eau d’incendiedans l’axe du tunneldu tronçonValence Marseilleréponde au nouveaustandard.Cette décision intervenant en fin deconstruction a parfois nécessité quelquesadaptations, telles que par exemple l’installationd’une conduite d’eau d’incendie dansle caniveau central.Par ailleurs, en raison de sa grande longueur,des dispositions particulières relatives auxconditions de sauvetage ont été prévuespour ce tunnel à la suite d’échanges avec lesautorités administratives nationales etlocales et les deux services en charge desinterventions de secours : le Bataillon desMarins Pompiers de Marseille au sud et leService Départemental d’Incendie et desecours (SDIS 13) au nord.3 - DÉTECTION DESSITUATIONS ANORMALESET COMMUNICATION AVECL’EXTÉRIEURType de signalisation -contrôle de vitesseLe système de signalisation équipant la LGVMéditerranée est du type Transmission VoieMachine (TVM 430). Autrement dit, la sécuritéest assurée grâce à des indications devitesse maximale à respecter affichées enpermanence en cabine. Ce système intègreun contrôle de vitesse. Il évite toute éventualitéde rattrapage en tunnel.Détecteurs de boîte chaude(DBC)Des capteurs répartisle long de la voie permettentde détecterExemple de DBCles échauffementsanormaux des boîtesd’essieu qui pourraientconduire à une ruptured’essieu avec risque dedéraillement et de collision. Ce dispositifagit directement sur la signalisation de lavoie circulée et de la voie contiguë.L’emplacement des DBC à l’extérieur dutunnel est déterminé pour permettre l’arrêtd’une rame avant son entrée en tunnel.Communication RadioSol-TrainExemple d’antenne radio sol-train fixéesur un parement de tunnel216 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005

L La sécurité du tunnel ferroviaire de MarseilleLe conducteur du train est relié au PC parradio sol-train. Ce dispositif lui permet d’informerimmédiatement le régulateur d’undéfaut de sécurité en tunnel, lequel peutdéclencher rapidement l’intervention desecours si nécessaire.4 - DISPOSITIONS DESTINÉESÀ FACILITER L’INTERVENTIONDES SECOURS ET L’ÉVACUA-TION DES VOYAGEURSAccès et aménagementsextérieursTrois chaussées d’accès au tunnel et auxaires réservées à l’intervention des secoursont été aménagées aux têtes et au puitsBellepeire. Elles sont reliées au réseau routieret permettent le croisement de deuxvéhicules.Ces zones d’accès sont équipées de pointsd’alimentation en eau d’incendie, de dispositifsd’enraillement des véhicules desecours, de postes de communication…Aménagements de sécurité en tête nordAménagements de sécurité du puits BellepeireProfil en long du tunnelLe puits Bellepeire est un ouvrage de6mx8,5m et 10m de profondeur accolé autunnel. Il comprend une trémie ouverte de2,5mx4,5m équipée d’un treuil, et une trémied’escalier de 3,6mx6m qui débouchentsur un sas de 3mx4,5m donnant accès autunnel. La largeur d’escalier est de 1,75m.Le puits est surmonté d’un édicule qui coiffeégalement le tunnel. A cet endroit de faiblecouverture, ce dernier a été construit à cielouvert en structure cadre. La dalle supérieureest ouverte pour permettre la décompressiondes ondes créées par l’entrée desrames en tunnel et pour faciliter l’aérage del’ouvrage. Deux autres ouvertures de 8m 2sont aménagées en surface à 20m de part etd’autre du puits.Aménagements intérieursCheminements en tunnelAménagements de sécurité en tête sud (quartier Saint-André)Les aires permettent le parking des véhiculesde secours, et l’installation d’un postemédical avancé (PMA). Chaque site peutégalement recevoir un hélicoptère.Banquettes latérales de 1,2m de largeurTUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005217

L a sécurité du tunnel ferroviaire de MarseilleDes banquettes latérales en béton, de1,20m de largeur, excédant la valeur minimalede 0,70m prévue par l’ITI 98 300, sontdisposées le long des piédroits. Leur fonctionpremière est de faciliter une éventuelleopération d’auto sauvetage, mesure essentiellequi s’effectue sous contrôle du personnelde bord avant l’arrivée des secours encas d’incident nécessitant une évacuation.Niches en piédroitDes refuges de 2m de longueur, 2m de hauteur,50cm de profondeur espacés de 30mètres sont disposés face à face sur chacundes piédroits. Leur première fonction est depermettre la mise en sécurité du personnelde maintenance lors du passage des trains.Dans le cas de cet ouvrage, la vitesse de circulationdes trains est réduite à 80km/hlorsque du personnel intervient à l’intérieur.Ces niches sont munies de divers équipementsd’éclairage, de distribution d’énergieet de communication selon le principe indiquésur le schéma ci-dessous.ouverte de 3,2kV constituée de 2 câbles distinctsdisposés dans les caniveaux latérauxet protégés des effets d’un incendie etd’une destruction mécanique. Cette dispositionqui permet de conserver l’alimentation3,2kV du tunnel en cas de rupture de câbleconstitue le second niveau de redondance.Quatre postes de transformation3,2kV/410V régulièrement répartis le longde l’ouvrage viennent se raccorder sur cetteartère. Ces postes de transformation secondairespermettent d’alimenter en basse tensionles équipements et dispositifs de sécuritéinstallés dans le tunnel. Des coffretsélectriques équipés de prises de courant220V et 380V sont installés toutes les troisniches. Chaque piédroit est alimenté séparémentafin d’assurer un niveau de sécuritésupplémentaire vis-à-vis d’une rupture de ladistribution 410V. La puissance disponibleau coffret est de 12kVA. L’installation permetl’utilisation simultanée de deux coffrets surchaque piédroit.EclairageLe tunnel est équipé d’un éclairage d’ambianceet d’un éclairage de sécurité. Ce dernierassure un éclairement de 2 lux au niveaudu sol. Son autonomie est de deux heures.Les câbles d’alimentation du circuit secourusont logés dans les caniveaux situés dans lesbanquettes latérales. Ilssont protégés mécaniquementet résistantsau feu pendant 1heure.Eclairage d’ambiancepar tubes fluorescents(une niche sur trois).Alimentation électriqueLe système d’alimentation électrique comprendplusieurs niveaux de redondance afinde couvrir les besoins des services desecours même en situation dégradée.L’énergie électrique du tunnel est livrée sousune tension de 20kV à partir de 2 sourcesdistinctes, le réseau EDF au nord, la sousstationferroviaire au sud. Cette dispositionpermet d’assurer l’alimentation électriquedu tunnel en cas de défaillance de l’une desdeux sources et constitue un premier niveaude redondance. Ces deux postes de livraisonHaute Tension 20kV associés chacun àun poste de transformation 20 kV / 3,2 kVsont implantés à chaque tête du tunnel.Depuis ces postes de transformation, le tunnelest alimenté par une artère en boucleAménagement de nicheEclairage d’évacuation partubes fluorescentsdisposés dans chaqueniche.Vue en plan schématique du tunnel – Disposition de principe des équipementsCommunication de secoursDes boîtiers de connexions sur réseau filairesont installés toutes les 9 niches et reliés auxcoffrets du PC de site implantés en tête detunnel. Ils permettent le branchement derelais-radio qui émettent en tunnel sur unefréquence de 400MHz.218 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005

L La sécurité du tunnel ferroviaire de MarseilleAménagement de niche : transmission radioPar ailleurs des téléphones de voie installésdans d’autres niches, avec le même espacementque précédemment permettent dejoindre directement le poste chargé de lagestion du trafic et la sous-station gérantl’alimentation électrique de la caténaire.Téléphone de voieAux entrées de tunnel, des coffrets sontreliés entre eux par interphones et sontconnectés au réseau téléphonique nationalpar 2 lignes distinctes.Repérage en tunnelLes plaques décamétriques (fond jaune) installéesen piédroit donnent la distance à latête nord de l’ouvrage.Plaque décamétrique située à 7720m del’entrée nordPar ailleurs les plaques kilométriques (fondblanc) situées au droit de chaque supportcaténaire fournissent la position dans le systèmede référence de la ligne (PK).Point kilométrique 709,998(compté à partir de Paris).57 ème support du kilomètre 709.La flèche rouge indique le téléphone devoie le plus proche.Les niches équipées de dispositifs desecours sont également signalées.Conformément à l’ITI 98 300, la direction etl’éloignement de la sortie la plus prochesont indiqués par des pictogrammesrépartis tous les 100m environ.Anneaux dedésincarcération etde relevageDes anneaux de 120mmm de diamètre intérieurd’une capacité de 5000 daN destinésaux opérations de désincarcération et derelevage des trains sont disposés en piédroitdes deux côtés du tunnel. La distance entreanneaux est de 30m.Matériels mobilesEngins rail-routeLe BMPM a été doté de deux engins railrouteconçus pour intervenir dans ce tunnelainsi que dans les nombreux autres souterrainsde Marseille, afin d’effectuer des missionsde reconnaissance, de sauvetage,d’extinction et de désincarcération. Le SDIS13 a été doté d’un engin chenillettecapable de se déplacer sur la voie.Ces véhicules disposent de :• moyens de détection (CO, Oxygène, température),• système de pressurisation,• caméra thermique amovible pour visualisationen cabine,• moyens fixes de transmission multifréquence,• moyens mobiles de transmissions afind’utiliser le relais filaire de transmission radioà l’intérieur du tunnel,• moyens d’éclairage,• matériel d’extinction,• matériel de désincarcération,• matériel de sauvetage,• matériel de protection respiratoire,Véhicule rail-routeZone d’enraillementRepérage des issueset de leur éloignementTrois rameaux de 10m d’ouverture et 10mde profondeur servant d’aires de regroupementet d’aires de retournement des véhiculesde secours ont été aménagés à environ1km, 3km et 5km de la tête sud à partirnotamment des rameaux reliant le tunnelaux deux puits utilisés pour la constructionde l’ouvrage.Aire de retournementLorrysDes lorrys légers autofreinés sont mis à dispositiondes services de secours. Ils supportentune charge de 500kg et permettentl’évacuation d’un blessé et l’acheminementde matériel. Ils sont entreposés dans lesniches à proximité de chacune des têtes.Lorry5 - PROTECTION ET LUTTECONTRE L'INCENDIERésistance au feuLa tenue au feu pendant 2 heures des différentesstructures porteuses a été vérifiéesous l’action d’un feu représenté par lacourbe température-temps ISO 834 dansles conditions mentionnées à l’Eurocode 1,partie 2,2.TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005219

L a sécurité du tunnel ferroviaire de MarseilleAlimentation en eaud’incendieLe caniveau de drainage central du tunnelétant largement dimensionné il a été possibled’y installer une colonne humide de 200mmaprès la fin des travaux de génie-civil.Cette colonne alimente 44 bouches incendiede 100mm réparties tous les 180m dansl’entrevoie. Elle est équipée de vannes desectionnement au niveau de chaquebouche.Bouche incendie avec vanne d’ouvertureCapot de la bouche d’incendieLa conduite est reliée à un réservoir de120m 3 situé en tête nord, qui est réalimentéautomatiquement en cas d’utilisation de lacolonne humide. Le tunnel est équipé d’unestation de pompage en tête sud qui estcommandée àpartir de coffretsdisposés auxdeux extrémités.Le dispositif en situation normale ou ensituation dégradée avec réalimentation esten capacité de fournir deux bouches simultanémentavec un débit unitaire de 60 m 3 /hà une pression de 12 bars.AérageLe tunnel est ventilé naturellement par l’effetconjugué du pistonnement des trains etdes écarts de pression atmosphérique entreles têtes de l’ouvrage ce qui est conforme àl’ITI qui ne prévoit pas de ventilation mécaniquepour ce type de tunnel.6 - CONCLUSIONL’approche sécurité d’un tunnel ferroviairene peut s’effectuer en dehors d’une prise enconsidération du système ferroviaire completenglobant l’ouvrage, le matériel roulantet les conditions d’exploitation.Le tunnel de Marseille destiné uniquementà un trafic de rames TGV modernes constitueun cas à part dans l’ensemble des tunnelsdu patrimoine ferrovaire français en raisonde sa longueur inhabituelle. Outre lesdispositions classiques destinées à empêcherl’apparition d’un incident critique à l’intérieurde l’ouvrage, de nombreusesmesures complémentaires ont été prisesafin de faciliter les opérations de secoursdans l’hypothèse où un incident grave viendraità se produire. Ces mesures répondenten particulier aux exigences réglementairesrécentes contenues dans l’ITI 98 300, bienque la conception de l’ouvrage soit antérieureà sa parution et s’inscrivent dans lesfinalités des futures spécifications techniquesd’interopérabilité des réseaux ferroviaireseuropéens, en particulier des STIsécurité des tunnels.La réflexion sur la sécurité n’est jamais terminée.Des progrès sont attendus notammentdans les domaines de la prévention etdu diagnostic précoce d’incident qui constituentla base essentielle de la maîtrise de lasécurité du transport ferroviaire. Ainsi laprécision du repérage des rames à l’arrêtest certainement l’une des pistes possiblespour améliorer encore le niveau de sécuritéen tunnel.Orifices de réalimentation.Poteau incendieEn cas d’avarie de la conduite, une réalimentationest possible à partir de l’un des 3poteaux incendie disposés aux têtes et aupuits Bellepeire et munis de 2 bouches de100mm et d’une bouche de 65mm. Le puitsde Bellepeire est équipé d’une colonneséche de 150mm. (Voir plus haut les photosdes aménagements des 3 points d’accès.)La différence d’altitude de 153m entre lesdeux têtes a nécessité d’installer cinq stabilisateurspour réguler la pression.votre partenaire pour les ancragesen tunnels et ouvrages souterrainsBoulon CTAncrage immédiat et permanentNos références : AlpTransit Lötschberg,tunnel du Fréjus, Mont Blanc, Eiksund tunnel,tunnel de FrØya, Karahnjukar, Caverne destockage de Sines, tunnel de Kirchenwald,Variante de Valico, Monaco, etc…Repérage des niches situées face aux stabilisateurs.Orsta Stal Europe04 76 73 75 17 / 06 08 32 9926patrick.saby@orsta.comwww.ct-bolt.com220 TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 190 - JUILLET/AOUT 2005