Le contexte

Il concerne la mise à niveau du système de ventilation mécanique du tunnel sous Fourvière à Lyon (maître d’ouvrage: Grand Lyon) et plus précisément la mise en place d’accélérateurs destinés à assurer le contrôle de la vitesse longitudinale en complément des capacités de ventilation transversale. Cette opération s’est déroulée entre 2014 et 2016. FluidAlp assure une partie des études d’exécution en sous-traitance de la société Yvroud. Cette mission concerne le dimensionnement du système de ventilation longitudinale et la conception des automatismes de régulation de la poussée dont la programmation est confiée à la société Spie.

 

La régulation de la poussée: deux innovations techniques

Le programme prévoit la régulation de la poussée des accélérateurs pour assurer la  maîtrise de la vitesse longitudinale au droit de l’incendie selon les termes des recommandations (recherche de la stratification des fumées pour la phase d’évacuation et balayage longitudinal pour la phase d’intervention des services de secours). Cette régulation doit être assurée par une boucle de type PID utilisant:

  • La mesure anémométrique dans le tunnel;
  • L’état de la ventilation transversale (chacun des tubes comporte 36 trappes d’extraction motorisées et télécommandables), cette donnée produit une déformation du profil de vitesse longitudinale dont l’offset est reclaculé à l’aide de la mesure anémométrique;
  • L’état de la ventilation longitudinale. 

 

Pour la phase de conception de la régulation, FluidAlp développe un module spécialisé du code de volume finis FluidAlp1D (incendie en tunnel). Celui-ci reproduit les fonctions assurées par la chaîne anémomètres – traitement de la mesure – automate de régulation – commande de la poussée. Il intègre plusieurs spécificités destinés à reproduire certains comportements liés d’une part à la nature des écoulements et de la métrologie (turbulence apparente dans les signaux de vitesse) et d’autre part le comportement du système de ventilation mécanique (aspects transitoires des changements de régimes).

Au cours des études correspondantes, une optimisation de la localisation des anémomètres est proposée. Elle permet de fiabiliser l’évaluation du profil de vitesse longitudinale le long du tunnel.

 

L’utilisation du code et de son module de régulation permettent d’optimiser les valeurs des coefficients PID. Il est en particulier démontré qu’ils sont partiellement sensibles aux hypothèses retenues pour modéliser le comportement de la ventilation mécanique (aspects transitoires des évolutions de la poussée).

La phase de développement du module de régulation sur automate a été réalisée dans les locaux de Spie. A cette occasion, le code de volume finis est connecté avec l’automate. A cette occasion, le simulateur subit un certain nombre de modifications pour les besoins de ce développement:

  • La codification des capteurs et des ventilateurs cohérente avec les données de terrain destinées à être manipulées par l’automate;
  • La paramétrisation des réponses aérauliques (en vue d’une dégradation maîtrisée de leur réponse);
  • L’indexation des bases de temps (le code doit fournir les résultats des calculs selon le temps réel, ce qui conduit à ralentir artificiellement sa vitesse de calcul).

Les opérations de développement et de réception sur plate-forme du programme de régulation sont donc réalisés à l’aide d’une virtualisation du comportement aéraulique du tunnel.

Les essais réalisés sur site n’ont pas nécessité de recalage des coefficients de régulation (PID).

Les mesures complémentaires

Elles complètent une série de mesures préliminaires et concernent un certain nombre de vérifications:

  • Dans les gaines de ventilation, il s’agit de démontrer que le débit unitaire circulant au travers des trappes ouvertes ne dépend pas de la localisation de celles-ci, compte tenu de la position excentrée de l’usine de ventilation;
  • Dans le tunnel, outre les essais de régulation de la poussée, il s’agit de confirmer que les hypothèses du modèle, reliant la poussée et la vitesse longitudinale induite, sont conformes aux performances constatées sur le terrain.

Ces mesures ont été confiées à Efectis France.

Elles ont généralement permis de démontrer la pertinence des résultats des simulations unidimensionnelles et confirmé que les hypothèses retenues pour certains comportements transitoires étaient bien adaptées.