Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Le phénomène d’adhérence conditionne considérablement les performances ferroviaires, il permet l’accroissement des charges remorquées et des accélérations, ainsi que la réduction des distances d’arrêt. Pour ces raisons, il fait l’objet de développements continus. Cet article se propose de traiter le processus de frottement au contact roue-rail dans le domaine de la traction par moteur à collecteur, puis à induction. Il décrit également les dispositifs de régulation du glissement de la roue par rapport au rail, en traction et en freinage.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Claude ALACOQUE : Ingénieur Supélec - Ingénieur automaticien à ALSTOM Transport – Systèmes Électroniques (Villeurbanne) - Senior expert en systèmes de traction ferroviaire
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Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE - Senior expert ferroviaire
INTRODUCTION
Le frottement de deux corps en contact régit tous nos déplacements, transports terrestres et chemin de fer en particulier, où il en est le théâtre avec une acuité singulière. Roue et rail en acier sont dotés d’un très faible coefficient de frottement : atout sans égal du point de vue rendement énergétique de la traction, mais contrepartie délicate dans l’exercice de l’effort de freinage. L’adhérence conditionne donc les performances ferroviaires : c’est la seule explication du tracé des lignes de chemin de fer construites au XIXe siècle : rampes et pentes les plus faibles possibles ont façonnées les itinéraires dits « de vallées » (tableau A).
Le développement de la traction électrique a posé de nouveau le problème de l’adhérence. Effort, vitesse, donc puissance, sont sans commune mesure avec la traction à vapeur et pouvait-on les mettre en œuvre sur le même contact roue-rail ? C’est la démonstration que se propose ce dossier.
Après avoir rappelé le processus du frottement au contact roue-rail, nous décrirons les étapes et les réalisations actuelles dans le domaine de la traction par moteur à collecteur, puis à induction, ainsi que des dispositifs de régulation du glissement de la roue par rapport au rail, en traction et en freinage. Les résultats atteints conditionnent les charges remorquées, en traction, et les vitesses limites en termes de distances d’arrêt, en freinage. Le cas très particulier du métro sur pneumatiques trouve sa principale justification dans l’accroissement de l’adhérence qui rejoint celle du transport routier.
La gestion de l’adhérence, loin d’être une solution définitivement acquise, fait l’objet de développements continus. Elle représente l’argument majeur de l’accroissement des performances exigées pour que le chemin de fer garde son avantage de transport le plus performant en termes énergétiques et l’un des moteurs du développement durable.
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Performances des trains
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4. Adhérence en freinage
4.1 Synoptique général simplifié de la commande des freins
Dans le cas d’un bogie motorisé, le freinage électrique et le freinage pneumatique sont utilisés le plus souvent simultanément (figure 12, page 12).
La consigne de couple de freinage venant de la manette de commande du conducteur (manipulateur) C com est d’abord mise en forme en fonction des contraintes d’exploitation propres au type de véhicule considéré.
pour un train à grande vitesse, l’adhérence sollicitable à haute vitesse étant plus faible d’une part, et la puissance dissipée dans les freins étant proportionnelle au couple demandé ainsi qu’à la vitesse à laquelle ce couple est obtenu d’autre part, il est nécessaire de réduire le couple demandé à haute vitesse.
Après mise en forme, la consigne C tot permet de générer une consigne de couple électrique C el en fonction des caractéristiques de construction du moteur. Le couple maximal du moteur en freinage présente une enveloppe qui dépend directement de la vitesse du véhicule :
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à haute vitesse, au-dessus de la vitesse à laquelle le moteur atteint sa pleine tension (vitesse de définition du moteur en freinage), la limite est donnée par la puissance électrique maximale que le moteur et le convertisseur peuvent fournir. La limite de couple est alors sensiblement fonction inverse de la vitesse (relation hyperbolique) ;
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à vitesse moyenne, la limite est atteinte pour une valeur maximale de couple fournie par les limites de flux et de courant moteur ;
-
à basse vitesse, la limite est obtenue par la tension que le moteur est capable de fournir en freinage, tension proportionnelle à la vitesse (relation linéaire).
La consigne C el sert alors au pilotage du moteur électrique qui produit, en freinage rhéostatique, en freinage par récupération, ou en conjuguant les deux types de freinage électrique, le couple mesuré C mes.
Ce couple mesuré est retranché du couple total (électrique + mécanique) demandé C tot, pour fournir la consigne de couple qu’il est nécessaire de générer mécaniquement C mec pour obtenir le couple de freinage. Cette opération se nomme conjugaison des...
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Adhérence en freinage
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - Les Chemins de Fer. - – Larousse (1964).
-
(2) - O.R.E - Construction d’une locomotive d’essai à caractéristiques d’utilisation variable - . Rail International (mars 1970).
-
(3) - CURTIUS (E.W.), KNIFFER (A.) - Nouvelles données relatives à l’adhérence entre roues et rail. - Elektrishe Bahnen no 9 (1950).
-
(4) - GARREAU (M.) - L’aptitude au démarrage des fortes charges des locomotives électriques monophasées 50 Hz à redresseurs ignitrons. - Revue Générale des Chemins de Fer (oct. 1955).
-
(5) - NOUVION (F.), BERNARD (M.) - Connaissances nouvelles sur l’adhérence. - Revue Générale des Chemins de Fer (mars 1961).
-
(6) - HERTZ (H.) - Über die Berührung fester elastischer Körper. - Journal...
ANNEXES
NF A 45-317 avril 1982 Laminés à chaud. Rail Vignole type 60 kg/m et éclisse. Profil : caractéristiques et tolérances.
NF F 01-115 octobre 1994 Matériel roulant ferroviaire. Profils de roulement pour voie normale. Caractéristiques.
UIC 615 c cf. réf. .
HAUT DE PAGE
Se reportera à la référence .
HAUT DE PAGE3 Constructeurs-Fournisseurs (liste non exhaustive)
Faiveley Transport
Alstom Transport
http://www.alstom.com
SNR
HAUT DE PAGE
UIC Union internationale des chemins de fer
ORE Office de recherche et d’essais de l’UIC
...
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