Les photos des tamponnements montrent clairement, plusieurs choses:

d'abord, que la monocabine, malgré certains avantages de conduite, ne laisse absolument aucune chance au conducteur, en cas d'accident (BB12021). Dans les double cabines, il a la possibilité de se réfugier dans la cabine arrière.
Qu'en cas de tamponnement avec un véhicule routier, la partie rigide de ce dernier se trouve au-dessus de la ligne des tampons, d'où écrasement de la cabine (BB20103)

Ces évenements ont fait prendre conscience aux constructeurs le manque de protection du personnel de conduite.
Une solution a été la structure en poutres croisillonnée pour la charpente de la machine, avec bouclier de protection devant les cabines, induisant cette forme appellée 'nez cassé'. Ma page sur les CC21000 illustre la chose

COLLISION AVEC UN CAMION

bouclier BB15000
DETAILS DU BOUCLIER

UNE CAISSE DE BB15000 EN CONSTRUCTION

Cette structure a l'avantage d'être légère par rapport aux modèles précédents, et de plus par son mode séquentiel de permettre aussi bien la réalisation d'une caisse de BB ou de CC, simplement en rajoutant un élement (2,71m) de charpente

Mais dans toutes ces configurations, un élément affaibli les structures, ce sont les ouvertures nécessaires pour la mise en place des portes d’accès aux cabines.

La solution envisagée alors fût de déplacer ces ouvertures plus loin des extrémités.
D’où les dispositions de portes d’accès des TGV atlantiques et des BB 26000.
Mais cette disposition n’a pas emporté l’adhésion des conducteurs.

La situation actuelle, est représentée par les BB 27000 et 37000.
Vous trouverez ci-dessous, des extraits d’un article de M. Bernard Bayle , que j’ai eu l’occasion de rencontrer au cours d’une réunion des anciens de la DETE, et qui m’a aimablement communiquer ces documents.

Sécurité passive

La caisse

Cet ensemble comporte deux cabines de conduite, une à chaque extrémité, encadrant un "compartiment machine" dans lequel sont installés les différents équipements. Un couloir central relie les deux cabines et permet une circulation et une maintenance aisées. Les BB 27000 et 37000 rompent ainsi avec la règle jusque-là intangible sur les locomotives SNCF, d’appareillages ceints de deux couloirs latéraux.

Conception générale

Les blocs d’appareillages sont installés de part et d’autre de ce couloir central. Ils sont tous extractibles par le haut et leurs connexions sont situées à leur partie inférieure. Le cheminement des câbles haute tension et des diverses conduites pneumatiques, toutes réalisées en acier inoxydable, se fait dans un caniveau central placé sous le platelage du couloir.

Lors de l’étude, il a été ainsi décidé que les câbles de puissance passeraient au niveau du platelage, et que les câbles de commande seraient logés en partie haute (exceptées les liaisons avec des équipements sous caisse). Cette disposition simplifie la mise en place des équipements, la prédispose pour un montage préfabriqué (pré-câblage, pré-tuyautage) et simplifiera les éventuelles modifications et/ou réparations. Les BB 27000 sont également les premières locomotives (mais pas les premiers engins moteurs) de la SNCF à être équipées de cabines à pupitre central.

La caisse, appartenant à la gamme Prima d’Alstom, a pris en compte le projet de norme européenne 12663 et les demandes particulières de la SNCF ; elle est de plus munie, par conception, d’un dispositif de sécurité passive. Elle est constituée d’un châssis fait de tôles pliées sur lequel sont rapportées les faces latérales et les cabines. L’ensemble est en acier HLE (= haute limite élastique).

Structure

La caisse est autoportante, à faces latérales travaillantes et constituée d’éléments assemblés par soudure électrique.

Le châssis comprend deux brancards entretoisés par six traverses :

deux traverses de tête (supportant les modules fusibles vissés, les tampons catégorie C, le crochet de traction unifié de 1.500 kN et le tendeur d’attelage unifié de 1.350 kN); elles supportent l’accrochage de l’ensemble chasse-obstacle ;
deux traverses d’appuis, qui transmettent le poids de la caisse aux ressorts de suspension secondaire des bogies ;
deux traverses de traction basse, servant aussi de points de fixation au transformateur principal et aux barres de traction-compression du bogie.

Le châssis comprend également :

deux chasse-obstacles fixés sous les traverses de tête, positionnés avec une marge par rapport au gabarit partie basse pour prendre en compte les conditions extrêmes d’utilisation (limite maximale d’usure des roues, écrasement maximum de la suspension, tolérances de construction) ;
deux longrines longitudinales entretoisées entre elles, supportant le platelage du couloir central et les équipements intérieurs (traction et production d’air).

Les structures des faces latérales sont constituées des battants de pavillon et de profilés verticaux pliés en forme de "U". Leur liaison avec le châssis est assurée par des sabots sur lesquels ils sont soudés. Cette technique permet d’élaborer des montants verticaux de longueur constante, de pouvoir les relier aux brancards (qui possèdent une contre-flèche) lors de l’assemblage du chaudron, tout en s’affranchissant des tolérances de fabrication.

Les faces latérales sont constituées de tôles ondulées de 2,5 mm d’épaisseur, soudées aux profilés de structure. Seule la BB 437001 possède des tôles de faces en 1,5 mm d’épaisseur. En début d’étude, Alstom n’était pas certain de contenir le bilan de masse de la version tricourant. En conséquence, la diminution de l’épaisseur de ces tôles a été un des remèdes envisagés et mis en œuvre sur cette locomotive. C’est le chaudron de cette dernière qui a validé la résistance mécanique au banc de compression de Vitry-sur-Seine pour l’ensemble de la gamme. Le doute ayant été levé, les autres BB 437000 ont reçu des tôles de faces de 2,5 mm.

Plusieurs ouvertures ont été pratiquées sur ces faces latérales : outre la trappe de maintenance, elles permettent les prises d’air pour la ventilation des moteurs de traction et des auxiliaires. Cette trappe permet au personnel d’extraire de petits équipements, sans avoir à transiter par les cabines de conduite. Les portes d’accès cabine appartiennent à la "structure de cabine".

Sur cet ensemble entièrement soudé sont boulonnés les "capots lanterneaux" de toiture et une entretoise en partie haute, en milieu de caisse. Chacun des deux capots lanterneaux porte un -ou deux- pantographes et une partie des capots lanterneaux de ventilation des équipements électriques ou de sortie d’air du freinage rhéostatique. Ils supportent en outre les appareillages de la ligne de toiture.

Ils sont essentiellement constitués de tôles et profilés d’aluminium. Les toitures de cabines en acier sont intégrées à l’ossature de cabine et ne sont pas démontables.
On notera également qu’il n’est pas prévu, sur ces machines, d’accès en toiture par l’intérieur du compartiment machine.

Les cabines de conduite

Elles sont construites de façon indépendante et contribuent à l’équerrage de la caisse : elles sont encastrées dans le châssis. Leurs faces sont assemblées par soudure aux traverses de tête et aux faces latérales. Leur structure est conçue pour protéger efficacement le personnel de conduite en cas de collision : le pourtour des baies frontales est constitué de montants renforcés, les cinq montants du tablier sont liés à la traverse de tête.

Nouvelle innovation par rapport aux autres séries d’engins moteurs SNCF, les faces latérales des cabines de conduite des BB 27000 et 37000 sont équipées de deux rétroviseurs chauffants. Sur ces mêmes faces latérales se trouvent les ouvertures des portes d’accès.

Sécurité passive

La philosophie de la SNCF pour la protection du personnel en cas de choc frontal induit une conception de caisse avec bouclier frontal. Cette caisse répond très largement aux Normes Européennes (6) : à la demande de la SNCF, la face frontale de la caisse des BB 427000 résiste à un effort de compression de 700 kN sur toute sa hauteur, y compris à un effort de 700 kN à hauteur de la ceinture. Cette ossature est essentiellement constituée de tôles soudées sur des jambes de force, lesquelles sont encastrées dans le châssis. La protection frontale de la caisse est complétée par un dispositif d’antichevauchement des véhicules et des tampons fusibles montés sur des caissons à déformation programmée dont le rôle est l’absorption progressive d’énergie. Ces dispositions garantissent la même résistance au choc qu’un matériel équipé d’un bouclier d’absorption (Nid d’abeille).

Les "tampons fusibles" (voir encadré)

Ils sont le fruit d’une collaboration entre Alstom et les Aciéries de Ploërmel. La technique retenue consiste à usiner, lors d’un choc, un tube d’aluminium au moyen de couteaux. Les tampons fusibles sont conçus pour absorber des chocs avec des engins similaires jusqu’à 12 km/h sans dégradation, ce qui correspond aux tampons de la catégorie C. De 12 à 36 km/h, la déformation est progressive. Un repère placé sur le boisseau assure le contrôle visuel de l’intégrité du tampon. Il disparaît en cas de début de déformation.

Au-delà de la "fusion" des tampons fusibles, un caisson déformable prend le relais. Les deux tampons fusibles sont conçus pour absorber 1 mégajoule (MJ), les deux caissons sont conçus pour absorber 1,25 MJ, soit une capacité globale par traverse de tamponnement de 2,25 MJ.

Complément de ces dispositifs, des tôles antichevauchement sont soudées à la partie frontale des caissons. Après déformations des tampons et des caissons, leur imbrication interdit tout chevauchement d’une caisse sur l’autre. Les 427000 sont les premières locomotives de la SNCF à bénéficier de ce dispositif.

Les dix premières locomotives (BB 427001 à 427010) sont munies de traverses de tamponnement monoblocs démontables. À partir de la onzième, les caissons fusibles et le dispositif de traction sont constitués de modules indépendants afin de garantir les déformations programmées en cas de choc décalé et d’en faciliter le remplacement.

Pour tenir compte des expériences passées, le "clair de baie" des vitres frontales est de cinquante millimètres inférieur aux dimensions de ces dernières ; ceci interdit leur intrusion dans la cabine en cas de choc frontal et protège ainsi le conducteur.

Un autre élément de la sécurité passive, qui peut paraître anodin, est le chasse-obstacle. Considéré par les profanes comme une lame chasse-neige (dont il possède la forme et en assure occasionnellement la fonction), il est d’une grande efficacité dans la fonction pour laquelle il a été défini : chasser les obstacles !

Témoin, l’accident survenu le 24 décembre 2004 sur un passage à niveau entre Jœuf et Moyeuvre ; une 27000 a percuté deux automobiles, éjectant l’une d’elles sur les côtés de la chaussée et poussant l’autre sur une centaine de mètres. La résistance de cet élément, répondant aux critères de la SNCF, a permis d’éviter le déraillement de la locomotive et du reste du convoi, avec les lourdes conséquences financières y afférant. Souvenons-nous de mémorables déraillements survenus sur des PN, dont celui de Bar-le-Duc.

Chacun des chasse-obstacles répond aux critères de la SNCF : en cas de choc, ils doivent résister à un effort de 500 kN sur les appuis latéraux et de 300 kN dans l’axe de la voie.

LA SECURITE PASSIVE APPLIQUEE AUX BB 27000 & 37000 :

LES TAMPONS FUSIBLES

Depuis plus d’une quinzaine d’années, tous les nouveaux matériels roulants commandés par la SNCF sont dotés de dispositifs de sécurité passive. Ces dispositifs ont pour but de mieux protéger les voyageurs, le personnel de conduite et le matériel en cas d’accident.

L’exploitation des matériels ferroviaires se fait au travers de la sécurité active : celle-ci regroupe les dispositions et dispositifs mis en œuvre par l’homme -respect des règles de conduite, de la signalisation, des niveaux de vitesse, de la maintenance- et les automatismes de surveillance embarqués qui agissent en cas de manque de vigilance -VACMA, KVB, signalisation des défauts, etc-.

Mais la sécurité des circulations ferroviaires peut être perturbée par des événements imprévisibles, voire complètement étrangers au système d’exploitation, tels que la présence d’objets sur la voie ou la rupture d’un composant qui peut entraîner un accident. La sécurité passive consiste donc à installer des dispositifs qui, en l’occurrence et compte tenu des retours d’expériences, vont tendre à minimiser les conséquences sur les personnes transportées. Les principales mesures consistent à bien dimensionner la résistance des structures, à programmer leurs déformations et à les doter de dispositifs frontaux prévus pour se déformer progressivement afin d’absorber de l’énergie et empêcher le chevauchement des véhicules entre eux lors d’un choc.

En ce qui concerne les locomotives, bon nombre de séries anciennes ont été dotées de renforcements de cabine et de boucliers de protection frontale au cours de leur existence. La BB 27000 (et ses sœurs) inclut toutes ces mesures de construction (voir les niveaux de résistance des caisses). De plus, elle est dotée de caissons déformables et de tampons fusibles. Ces équipements sont particulièrement efficaces pour protéger le matériel lors de chocs jusqu’à 36 km/h, ce type d’événements étant en général rencontré lors des manœuvres.

Les photos ci-dessous illustrent les conséquences du choc de la BB 27022 contre une autre locomotive à 20 km/h.

Après remplacement des organes détériorés, la locomotive reprend du service, lui évitant de longues et coûteuses immobilisations en atelier pour réparation des structures.

Lors du choc à 20 km/h, le dispositif d'absorption d'énergie des tampons à fonctionné. Sous l'impact, les deux tampons se sont effacés à l'intérieur des caissons fusibles. Les palettes des marchepieds ont été déposés.

Le tampon a entièrement travaillé; le caisson fusible est resté intègre, l'énergie lors du choc étant inférieure à 1 MJ. L'épaisse tôle verticale (50mm), en face avant du caisson, sert à répartir les efforts dans le cas où celui-ci viendrait à se déformer. La tôle horizontale (25mm) qui est soudée à la face avant du caisson fait office d'anti-chevauchement.

Dépose du tampon gauche. Le tube en acier, contenant le fourreau qui est usiné par les couteaux, est normalement logé à l'intérieur du châssis afin de contribuer au guidage de l'éventuel écrasement du caisson fusible.

Les copeaux produits lors de l'écrasement du tampon. Au préalable, la cartouche élastique du tampon a dissipé l'énergie. Sa capacité maximale ayant été atteinte, elle a été détruite. Le relais a été assuré par la rupture de pions de cisaillement qui ont libéré la phase de travail des couteaux. C'est cet usinage qui dissipe aussi de l'énergie lors du choc.

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