Sujet Sciences de l'Ingénieur — Terminale — Métropole — Bac 2018

18SISCMLR1 Optimiser la consommation énergétique du métro rennais Métro de Rennes Constitution du sujet • 3 • Documents 20 • Documents 25 Le sujet comporte 27 questions. Les documents réponses DR1 à DR4 pages 25 à 27 sont à rendre avec la copie. Page 2 sur 27 18SISCMLR1 1. Présentation Le métro de Rennes (de type VAL : Véhicule Automatique Léger) est un système de transport en commun entièrement automatique, développé par la société Siemens France. Sans conducteur, il ne nécessite aucun personnel d'exploitation à bord des véhicules ainsi qu'en station. Inauguré le 15 mars 2002, le métro rennais ne comporte qu'une seule ligne représentée sur la figure 1. Tronçon aérien : zone d’étude de Tronçon souterrain : zone d’étude la partie 3 du sujet de la partie 1 du sujet. Nord Figure 1 : tracé de la ligne du métro Ce métro, alimenté en énergie électrique et équipé de pneus, figure parmi les modes de transport les plus silencieux et les plus propres. Le pilotage centralisé et distant permet à chaque instant d'adapter le nombre de rames à l’affluence des voyageurs. La société Kéolis, en charge de l'exploitation du métro, fait en sorte de minimiser sa consommation d'énergie en mettant en œuvre des solutions innovantes autour desquelles s'articule le questionnement proposé. Les deux postes importants de consommation d’énergie sont l'alimentation des rames (une rame est constituée de deux voitures, voir figure 2) et le chauffage des voies (bandes de roulement des pneus). Voiture 2 Voiture 1 Bandes de roulement Pneus Figure 2 : représentation schématique d’une rame Page 3 sur 27 18SISCMLR1 En conséquence, les pistes privilégiées pour réduire l'énergie consommée par la société Kéolis sont étudiées dans les parties suivantes : – optimisation des temps séparant les rames successives (partie 2) ; – rattrapage du retard généré par un incident mineur (partie 3) ; – stockage de l’énergie de freinage par volant d’inertie (partie 4) ; – optimisation du chauffage des voies (partie 5). Toutes les parties sont indépendantes. 2. Optimisation des temps séparant les rames successives Objectif(s) de cette partie : vérifier qu’un choix judicieux des temps séparant les rames est une solution à la réduction de la consommation énergétique du métro. La réversibilité énergétique des rames autorise des transferts d'énergie électrique des rames en décélération vers celles en demande d'énergie. Dans le cas où aucune rame n'est en demande d'énergie, l'énergie de freinage est dissipée sous