quatrième rail

Le quatrième rail est un rail conducteur dédié qui longe le troisième rail sous tension sur les trains du métro de Londres. Alors que le troisième rail fournit une alimentation de 630 volts CC, le quatrième rail complète le circuit en acceptant le courant de retour du moteur de traction du train vers la sous-station. Cette séparation est essentielle car l'utilisation des deux rails de roulement pour le courant de retour, comme le font certains chemins de fer, provoque une corrosion et des interférences graves sous terre.

Le métro de Londres a adopté le système à quatrième rail car les tunnels présentaient un environnement hostile pour le retour de courant conventionnel. Dans les espaces humides et confinés des lignes profondes, les courants vagabonds circulant à travers les rails de roulement en acier accélèrent l'oxydation et créent des problèmes électrochimiques dans la structure même du tunnel. Le quatrième rail, isolé des rails de roulement et des parois du tunnel, confine le courant de retour à un chemin contrôlé. Cette conception est devenue la norme sur les lignes profondes et a été conservée même sur les lignes souterraines par souci de cohérence.

Le quatrième rail est situé entre les deux rails de roulement, soutenu par des isolateurs en céramique ou en fonte à intervalles réguliers. Son profil est plus petit que celui du troisième rail mais tout aussi robuste, généralement en alliage d'aluminium ou en acier. Les bogies des trains sont équipés de deux patins de contact qui chevauchent simultanément le troisième rail sous tension et le quatrième rail, maintenant la continuité électrique pendant que le train se déplace. La perte de contact avec l'un ou l'autre rail coupera l'alimentation.

Le quatrième rail est entièrement passif du point de vue du conducteur; il ne nécessite aucune commande ni aucune surveillance. Cependant, il ne peut tolérer aucune obstruction. Les feuilles, les débris ou les ouvriers de voie qui se tiennent dessus ne provoqueront pas de défaillance immédiate, mais l'accumulation de matériaux conducteurs peut créer des chemins de retour qui contournent entièrement le quatrième rail, réintroduisant le problème de courant vagabond que le système a été conçu pour prévenir. Le nettoyage régulier des deux rails conducteurs est donc un entretien de routine.

Le quatrième rail est unique au métro de Londres parmi les grands réseaux métropolitains. Paris, Berlin et Tokyo utilisent des rails conducteurs uniques avec diverses méthodes de retour, et la plupart des chemins de fer principaux acceptent le retour par rail de roulement comme compromis technique. Cela fait du quatrième rail un choix d'ingénierie typiquement britannique, né de la géologie particulière et des méthodes de creusement de tunnels de l'époque victorienne.