Véhicule d`évacuation adapté au tunnel Maurice Lemaire

MATÉRIELS ET ÉQUIPEMENTS
Véhicule d'évacuation adapté
au tunnel Maurice Lemaire
Fabien KRITTER - BG INGÉNIEURS CONSEILS
André THIBOUD - APRR
Résumé
La sécurisation du tunnel Maurice
Lemaire a nécessité le percement
d'une galerie de sécurité de 7 km
de long, parallèle au tunnel.
Cette galerie sert à la fois pour
la ventilation du tunnel et pour
l'évacuation des usagers en cas de
sinistre. Pour d'assurer l'évacuation
des usagers, deux véhicules
prototypes spécialement adaptés
au gabarit réduit de la galerie de
sécurité ont été construits.
D'une capacité de 30 personnes
ces véhicules sont guidés
automatiquement dans la galerie
à une vitesse de 25 km/h.
L'appel d'offres pour ce marché
très spécifique s'est déroulé selon la
procédure du "dialogue compétitif".
Abstract
EMERGENCY VEHICLE ADAPTED TO
THE MAURICE LEMAIRE TUNNEL
To improve the safety of the Maurice
Lemaire tunnel a security gallery
of 7 km length parallel to the tunnel
was excavated. This gallery is used
for the tunnel ventilation and also for
the evacuation in case of emergency.
To ensure this task, two evacuation
vehicles specially adapted to the
reduced size of security gallery were
built. Those vehicles have a capacity
of 30 passengers and are guided
automatically at 25 km/h through
the gallery.
The tender for this very specific
contract was conducted according
to the French procedure of the
"competitive dialogue".
cules d'évacuation spécialement développés
pour le Tunnel Maurice Lemaire.
1 - PRESENTATION
GENERALE
Situé sur la RN 59, entre les communes de
Ste-Marie-aux-Mines (département du
Haut-Rhin) et de Lusse (département des
Vosges), le tunnel Maurice Lemaire permet
le franchissement du massif vosgien et
constitue de ce fait un axe de communication important.
A l'origine ferroviaire, le tunnel a été mis en
service en 1937, puis utilisé jusqu'en 1967,
lorsque la SNCF a abandonné l'exploitation
de la ligne ferroviaire St-Dié / Sélestat.
Sous l'impulsion du sénateur Maurice
Lemaire, ce tunnel a fait l'objet, dès 1973,
de travaux d'aménagement destinés à le
transformer en tunnel routier bidirectionnel
(une voie par sens). Il a été ouvert à la circulation en 1976.
Depuis 1981, le tunnel Maurice Lemaire est
concédé et exploité par les Autoroutes
Paris - Rhin - Rhône (APRR).
Après la catastrophe du tunnel du Mont
Blanc du 24 mars 1999, et à la demande du
gouvernement, le tunnel Maurice Lemaire a
fait l'objet d'un diagnostic de sécurité. A la
suite de l'avis du Comité d'évaluation et à
l'expertise de la tenue au feu des gaines de
ventilation qui a suivi, le tunnel a été fermé
à la circulation des poids lourds en mars
2000, et un important programme de sécurisation a été décidé.
La Maîtrise d’œuvre des travaux de sécurisation a été attribuée par APRR au groupement BG Ingénieurs Conseils - Egis-tunnels.
Dans le cadre de la rénovation un nouveau
concept de sécurité et d'intervention a été
mis au point. Il s'appuie fortement sur les
possibilités offertes par la nouvelle galerie
de sécurité et notamment sur les deux véhi-
2 - LA DESCRIPTION
DE L'OUVRAGE
2.1 - Le tunnel existant
La longueur du tunnel est de 6 950 m environ, y compris le passage sous les usines de
ventilation situées à chacune des têtes.
En plan, le tunnel décrit, de Ste-Marie vers
Lusse, un arc de cercle de 500 m de rayon
prolongé par un alignement droit de
6 450 m environ.
Le profil en long du tunnel est en toit, comportant de Ste-Marie vers Lusse une rampe
d’environ 1,4 %, sur une longueur de
5 970 m environ, jusqu'au point haut du
tunnel, puis une très faible pente de 0,1 %,
sur une longueur de 980 m environ.
La largeur roulable de 6,80 m comprend
une chaussée de deux voies de circulation
de 3,40 m. La chaussée est délimitée par
deux trottoirs dont la largeur, variable, est
en moyenne de 30 à 50 cm.
2.2 - La galerie de sécurité
Dans le cadre de la sécurisation du tunnel
les ouvrages réalisés ont été multiples.
La réalisation principale a été le percement
d'une galerie de sécurité parallèle au tunnel à une interdistance de 16 m. D'une longueur de 7 046 m et d'un diamètre intérieur de 5,20 m, cette galerie comporte un
compartiment supérieur dédié à l’aspiration
des fumées et un compartiment inférieur
permettant l’amenée d’air frais, l’évacuation
des usagers, le cheminement des réseaux
électriques et de la conduite incendie.
TUNNELS ET OUVRAGES SOUTERRAINS - N° 212 - MARS/AVRIL 2009
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La galerie de sécurité est reliée au tunnel par
16 abris équidistants de 400 m permettant
aux usagers de se mettre en lieu sûr, avant
leur évacuation par les véhicules de secours
via la galerie. D'une surface de 50 m2 ils
sont pressurisés et alimentés en permanence en air frais.
2.3 - “Prérequis” d'un véhicule
d'évacuation
La longueur de l'ouvrage et les dimensions
intérieures de la galerie d’air frais de 3,00 m
entre bordures et de 2,30 m de hauteur,
imposent la construction d’un véhicule spécialement adapté.
La présence éventuelle de piéton sortant
d’un abri, suppose un espace libre d'au minimum 0,70 m de largeur. Le cheminement de
câbles électriques sur tout le parement sud
de la galerie, interdit toute ouverture pour
un véhicule de ce côté-ci. Les premières
indications conduisent à un véhicule d'évacuation, que l’on a appelé navette, de
2,00 m de largeur et de 2,00 m de hauteur.
Figure 1 - Vue tridimensionnelle du tunnel
et de sa galerie avec un abri.
La galerie est rectiligne sur toute sa longueur excepté tête Alsace sur 400 m où
elle accuse un rayon de courbure maximum
de 250 m. Etant mise en surpression par
rapport au tunnel elle possède à chaque
extrémité un sas étanche.
Ce marché très spécifique a été élaboré sur
la base du dialogue compétitif.
Cette procédure offre l’avantage de conférer
une vision plus complète et comparative
des solutions techniques, financières ou
juridiques que le marché peut amener,
puisque les offres ne seront pas, dès le
début, enfermées dans des spécifications
techniques trop précises.
Cette procédure remplace dès 2006 la procédure d'appel d'offres sur performances
du Code des Marchés Publics français.
3.1 - Déroulement du dialogue
compétitif
Cette démarche permet au pouvoir adjudicateur de conduire un dialogue avec les
Un cahier des charges sommaire décrivant
les principales fonctionnalités des véhicules
3 - PROCEDURE DU
DIALOGUE COMPETITIF
Figure 2 - Profil de la galerie de sécurité
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candidats admis à y participer en vue de
définir ou de développer une ou plusieurs
solutions de nature à répondre à ses
besoins. Sur cette base les participants au
dialogue seront invités à remettre une offre.
Le recours à la procédure de dialogue compétitif est possible lorsqu’un marché public
est considéré comme complexe, c’est-àdire lorsque l’une au moins des conditions
suivantes est remplie :
1) Le pouvoir adjudicateur n’est objectivement pas en mesure de définir seul et à
l’avance les moyens techniques pouvant
répondre à ses besoins ;
2) Le pouvoir adjudicateur n’est objectivement pas en mesure d’établir le montage
juridique ou financier d’un projet.
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a été établi puis un avis d’appel public à
candidature a été diffusé dans le Journal
Officiel de l’Union Européenne.
En fonction de leur expérience et des technologies qu’il maîtrise, chaque candidat a
rendu un descriptif des solutions qui lui
paraissait répondre au mieux aux besoins.
Les offres reçues, à ce stade, vont pouvoir
être améliorées et complétées lors du
dialogue.
La phase de dialogue a permis aussi de
réunir tous les acteurs du projet sous la
forme d'un jury auditant les candidats. Ce
jury a été constitué avec les représentants
des SDIS des départements du Haut-Rhin
et des Vosges, le directeur de la protection
civile des Vosges, les représentants d’APRR
de la construction et de l’exploitation et
d'un représentant du maître d'œuvre.
Les candidats répondant aux exigences
fixées dans l'appel public à candidature,
ont été invités tour à tour à un dialogue
avec le jury. Chaque entreprise a pu ainsi
obtenir des informations complémentaires,
et le jury les questionner sur le contenu de
leur proposition et des modifications permettant de mieux tirer profit des potentialités
de leur système.
Les informations communiquées par les
candidats ont été traitées de manière confidentielle par le jury. De même toutes précisions ou informations complémentaires
dévoilées par le jury ont été communiquées
à l'ensemble des candidats.
Ce dialogue fructueux, a permis de compléter efficacement le cahier des charges
notamment sur les points suivants :
- la présence de très nombreux regards et
chambres de tirage a éliminé la possibilité
de transport sur rail,
- la nécessité d’un fonctionnement garanti
pendant près de quatre heures et une
maintenance légère ont éliminé les solutions électriques au profit de solutions
thermiques,
- un guidage automatique a été jugé
indispensable, pour faciliter la conduite,
avec notamment le risque de piétons
dans la galerie,
- les différentes possibilités de guidage
automatique ont pu être évaluées,
- le mode de repérage dans la galerie a été
arrêté par rapport aux points métriques,
et les transmissions radio ont été renvoyées au poste de commandement opérationnel,
- une surveillance des éléments essentiels
de la navette est renvoyée au poste de
contrôle, afin de garantir leur disponibilité
de fonctionnement.
Le dialogue peut se dérouler en plusieurs
phases successives, jusqu'à ce que les
besoins de l'acheteur soient satisfaits. Dans
le cadre de ce marché une seule phase de
dialogue a été nécessaire, les candidats ont
été informés de la fin du processus et inviter
à rendre leur offre finale. L’offre techniquement et économiquement la plus avantageuse a été choisie selon les critères de
sélection annoncés dans l'acte d'engagement.
5 - CARACTERISTIQUES
DES VEHICULES
L'objectif recherché dès le début des études était de disposer d'un véhicule simple à
conduire et prêt rapidement pour une
intervention. N'importe quel pompier
ayant suivi une formation de courte durée
sur cet engin devait être à même de le
conduire.
Au vu des dimensions de la galerie de
sécurité et de celles du véhicule, il est très
vite apparu qu'un guidage automatique
était nécessaire afin de faciliter la tâche de
l'opérateur. De même l'ergonomie du
poste de pilotage devait être simple et centraliser toutes les informations pour le
conducteur.
Le marché a été attribué à l'entreprise
Techni Metal Systèmes basée à Livron, qui
a relevé le défi de réaliser deux véhicules
prototypes spécialement adaptés au tunnel
Maurice Lemaire pour le compte d'APRR.
4 - STRATEGIE
D'EVACUATION
L'annexe 2 de la circulaire interministérielle
2000-63 du 25 août 2000 a imposé pour
les tunnels bidirectionnels de plus de 5km
d'avoir à disposition à chaque tête au
moins un véhicule motorisé destiné à l’évacuation des usagers.
La demande de la CNESOR d’optimiser la
stratégie d’évacuation relevait de deux
principes basés sur la rapidité :
- respecter une évacuation totale des 16
abris dans un délai maximum de deux
heures compatible avec la tenue au feu
des structures,
- tenter d’évacuer l’ensemble des usagers
en évitant des délais d’attentes inacceptables dans les abris.
Figure 3 - Déchargement des véhicules devant
la galerie tête Vosges.
5.1 - Caractéristiques générales
des véhicules
Le véhicule est constitué d'un module passager central autoporteur et de deux demichâssis recevant un poste de conduite fixés
de part et d'autre du module personnel. Il
possède deux postes de conduite, un de
chaque côté afin de permettre un déplacement dans les deux directions de la galerie
de sécurité. D'une longueur de 14 m, de 2
m de large et de 2 m de haut, sa vitesse de
déplacement à pleine charge est de 25
km/h. Sa charge utile est de 2500 kg pour
une masse à vide de 8000 kg.
Dans ces conditions ce sont deux véhicules
de 30 places de capacité et roulant à
25 km/h qui ont été retenus.
- l’analyse de l’étude de dangers a permis
de conclure à la nécessité de deux véhicules d'une capacité de 30 personnes ou
d'une dizaine de brancards,
Le principe étant d’évacuer en priorité les
abris les plus proches du lieu de l’incendie
dans le tunnel, et sûrement les plus chargés, ensuite, lors d’un second passage, les
autres abris.
- l’atelier de maintenance a été préféré
dans la partie non ventilée de la galerie
plutôt qu’à l’extérieur du tunnel,
Les divers exercices des services de secours
permettront d'optimiser les conditions d'intervention des véhicules d'évacuation.
Figure 4 - Vue 3D du véhicule
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Le module passager peut accueillir 30 personnes assises sur des banquettes rabattables. Cette espace modulable à souhait
permet aussi l'évacuation de plusieurs blessés en position couchée sur des brancards
lorsque les banquettes sont rabattues. L'accès se fait au travers de deux grandes portes coulissantes dégageant un passage de
1,8 m de large. Le module passager est
équipé d'un éclairage, d'un chauffage et
d'une liaison interphone avec le conducteur du véhicule.
circuit afin de desserrer les freins. Le véhicule en panne peut être ainsi poussé ou
tracté par l'autre véhicule jusqu'à la zone
d'atelier.
5.4 - Mode de conduite
Figure 7 - Navette dans la galerie, tête Alsace.
Le compartiment moteur insonorisé est
logé entre le module passager et une des
cabines de conduite. Afin de minimiser tout
risque d'incendie le compartiment est doté
d'un dispositif d'extinction à poudre automatique.
L'opérateur agit principalement sur la
vitesse de translation du véhicule à l’aide
d’une pédale potentiométrique agissant
sur la commande d’accélération du régime
du moteur thermique et de la pompe de
translation. Un boîtier de régulation de
puissance permet de réguler la vitesse du
véhicule en fonction de la puissance disponible du moteur thermique.
Le véhicule est doté d'une pédale homme
mort, déclenchant l'arrêt de celui-ci si elle
n'est pas activée à intervalles réguliers.
5.3 – Transmission
Figure 5 - Intérieur du module passager
avec les banquettes rabattables.
Les véhicules sont stationnés de part et
d'autre de la galerie dans une zone d'attente où ils sont branchés sur secteur afin
de maintenir en chauffe le moteur et la surveillance des paramètres vitaux, informations qui sont retransmises au PCO.
Tête Alsace, un atelier de maintenance a
été installé après le sas.
La transmission est assurée par quatre
moteurs hydrauliques logés dans le
moyeu des roues. La puissance est délivrée par le moteur diesel entraînant une
pompe hydraulique assurant la transmission des quatre roues.
La direction est aussi actionnée au moyen
de moteurs hydrauliques, ce qui permet de
braquer les roues avant indépendamment
des roues arrière. L'on peut ainsi effectuer
des braquages courts ou des déplacements en crabe, très utiles pour croiser les
véhicules dans la zone atelier.
Figure 8 - Ecran de contrôle du poste de conduite
des véhicules.
Trois modes de conduite sont possibles. Ils
agissent uniquement sur la direction hydrostatique du véhicule commandée depuis
chaque cabine par un volant.
• DIRECTION EN MODE MANUEL
(VOLANT)
L’opérateur dirige lui-même le véhicule par
le volant agissant uniquement sur les roues
avant dans le sens de marche.
Le système hydraulique est conçu de telle
manière qu'une pression est nécessaire
dans le circuit pour desserrer les freins.
• DIRECTION EN MODE AVANT-ARRIERE
L’opérateur dirige lui-même le véhicule par
le volant agissant sur les roues avant (dans
le sens de marche) et il peut braquer les
roues arrière à l’aide d’un levier. Tous les
modes de braquage sont alors possibles :
braquage long, court ou crabe. La vitesse
dans ce mode est limitée à 5 km/h.
En cas de panne du moteur thermique ou
de la pompe hydraulique, une pompe auxiliaire se branchant sur la batterie fournit
une pression hydraulique suffisante dans le
• DIRECTION EN MODE AUTOMATIQUE
L’opérateur agit uniquement sur la pédale
de translation, le véhicule se dirige en automatique le long du trottoir du tunnel.
Figure 6 - Vue schématique de la galerie et implantation des véhicules d'évacuation.
5.2 - Motorisation
Le véhicule est équipé d'un moteur diesel
d'une cylindrée de 4 litres développant
85 kW à 2000 tr/min. Un catalyseur et un
filtre à particules traitent les gaz afin de
réduire les émissions, le tout étant homologué TIER III.
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Dans ce mode le volant reste actif. En cas
de défaut du guidage, l'opérateur doit
s’arrêter et passer en mode manuel.
Figure 10 - Principe du système
de guidage.
6 - SYSTEME DE GUIDAGE
La référence utilisée pour le guidage du
véhicule est l’épaulement constant de 110
mm de la galerie d’évacuation, côté opposée aux abris. Du fait que cet épaulement
comporte pas mal d'irrégularités notamment à la jonction des coffrages (désaffleurements) un système de guidage optique a
été privilégié à la place d'un asservissement mécanique, afin d'atténuer les imperfections du trottoir.
Un capteur laser placé au niveau de chaque
essieu du véhicule mesure en permanence
la distance entre le véhicule et le trottoir. En
fonction de cet écart et de l'information de
position dans le tunnel qui permet de
savoir si le véhicule se trouve dans la zone
centrale du tunnel ou dans la zone d'entrée
en courbe, le programme élabore une
consigne d'angle de braquage pour
l'essieu, régulation à plage.
Cette consigne d'angle devient alors l'entrée
d'une régulation PID (Propotional Integral
Derivative), afin d'atténuer les irrégularités du
trottoir. La mesure de la position de l'angle
de braquage se fait au travers d'un capteur
intégré au vérin de direction. Chaque essieu
du véhicule est piloté proportionnellement et
indépendamment l’un de l’autre.
Le véhicule occupe presque tout l'espace
disponible de la galerie rendant difficile un
croisement avec un piéton. Afin d'effectuer
cette tâche le chauffeur du véhicule doit
appuyer sur un bouton ayant pour effet de
limiter la vitesse du véhicule à 5 km/h et
une fois celle-ci atteinte de le décaler à une
distance de 250 mm du trottoir, libérant
ainsi de la place pour le croisement avec un
piéton. Une fois celui-ci effectué le véhicule
se replace au centre de la voie de roulement et peut réaccélérer.
7 - SYSTEME
DE GEOLOCALISATION
Chaque véhicule est équipé d'un système
de géolocalisation permettant de connaitre
avec précision sa position dans la galerie.
Cette information est retransmise au PCO
et à l'autre véhicule. De cette manière
chaque véhicule connait sa position ainsi
que celle de l'autre véhicule. L'opérateur
de la GTC a devant lui une représentation
graphique de la galerie avec la position des
navettes ainsi que l'état des paramètres
vitaux de chaque véhicule.
Figure 9 - Capteur optique du système de guidage.
Normalement le véhicule roule à une distance de 500 mm du trottoir à 25 km/h. Si
le véhicule vient à dévier de sa course, soit
que la distance avec le trottoir devient inférieure à 300 mm ou supérieure à 700mm, le
système déclenche automatiquement un
arrêt d'urgence du véhicule.
Dans la courbe tête Alsace la vitesse est
volontairement limitée à 7 km/h et les
angles de braquage des roues sont modifiés afin de négocier le virage.
La position des véhicules est calculée à
l'aide d’une prise tachymétrie monté sur un
des moteurs hydrauliques. L’information
fournie est traitée par le calculateur de la
navette qui calcule la distance parcourue et
la compare au PR de la galerie pour déterminer la position du véhicule. La position
est affichée sur l'écran de conduite et transmise via le canal data du TETRA du tunnel
au PCO.
Une réinitialisation du système est effectuée à chaque extrémité de la galerie. Des
catadioptres fixés au plafond de la galerie
après chaque zone d'attente, réfléchissent
un faisceau laser du capteur d'initialisation
du système de géolocalisation. Les catadioptres sont positionnés de manière différente de chaque côté de la galerie de sécurité, permettant ainsi de différencier les
deux zones d'attente. Un signal est aussi
transmis lorsqu'un véhicule sort de la galerie indiquant ainsi qu'il n'est plus opérationnel.
Le système de géolocalisation permet également de contrôler la vitesse du véhicule
en fonction de sa position. En effet, au
deux extrémités de la galerie, la vitesse est
automatiquement réduite à 7 km/h.
8 - CONCLUSIONS
ET BILAN
La sécurisation du tunnel Maurice Lemaire
a conduit à réaliser une galerie de sécurité
parallèle au tunnel existant et de nombreux
ouvrages reliant le tunnel à la galerie.
L'entreprise Techni Metal Système a construit deux véhicules d'évacuation spécialement adaptés au gabarit de cette galerie
de 7 km. Ils sont dotés d'un système guidage automatique afin d'en faciliter la
conduite. D'une capacité de 30 personnes
ils acheminent les blessés et usagers vers
l'extérieur à une vitesse de 25 km/h en cas
de sinistre.
Les essais d’évacuation, organisés avec les
SDIS des deux départements ont donné
toute satisfaction. D’autres essais vont permettre d’optimiser la stratégie d’évacuation.
Grâce au système de géolocalisation, l’opérateur du poste de commandement
opérationnel peut contrôler la procédure
d’évacuation et donner au conducteur de
la navette des indications précises des taux
d’occupation des 16 abris. ●
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