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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Adhérence en traction électrique
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2. Adhérence roue-rail
2.1 Efforts de traction et de freinage
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L’effort de traction du moteur, thermique ou électrique, d’un engin ferroviaire automoteur – locomotive, motrice de métro ou tramway – est appliqué, par chaque roue motrice sur le rail, par la transmission mécanique composée :
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de l’arbre de transmission ;
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d’un réducteur de la vitesse de rotation du moteur ;
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de l’essieu, axe reliant les roues motrices. Le différentiel est assuré par la conicité des roues (cf. 1.1). Dans le cas du métro sur pneus, dont les roues sont cylindriques, un différentiel mécanique est interposé [24].
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Les essieux sont associés en général par deux (configuration BB) ou par trois pour certaines locomotives (configuration CC) [25] dans une structure mécanique, le bogie, par l’intermédiaire de suspensions primaires. Le bogie est orienté par les roues entre les deux files de rails et entraîne la caisse du véhicule, qui s’appuie sur lui par les suspensions secondaires. L’entraînement peut se faire soit par le pivot du bogie (figure 4 a ) qui permet aussi la rotation du bogie sous la caisse, soit par une « barre de traction » articulée reliant les bogies à la caisse (figure 4 b ).
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L’effort de freinage d’un véhicule ferroviaire peut être appliqué sur le rail :
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directement par des patins électromagnétiques, avec ou sans frottement direct avec le rail. Le freinage est dit « indépendant de l’adhérence » ;
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indirectement par le freinage des essieux freinés et l’intermédiaire du contact entre la roue et le rail.
Sur un « bogie porteur », de même que sur un bogie motorisé, le freinage est obtenu par l’application pneumatique de sabots...
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Adhérence roue-rail
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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