Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Conclusion
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5. Performances des trains
5.1 Charges remorquables en traction
L’élaboration d’un programme de traction [25], pour un type d’engin moteur donné, consiste à déterminer la charge à remorquer la plus élevée, sur le parcours le plus difficile du réseau, dans l’horaire le plus réduit possible. Les trois facteurs conditionnant ce cahier des charges sont :
-
la résistance des attelages entre véhicules ;
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l’échauffement des bobinages des machines électrotechniques (moteurs et transformateur) et de l’électronique de puissance des convertisseurs statiques de l’engin moteur ;
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l’adhérence roue-rail utilisable au démarrage.
Ce dernier facteur est donc à la disposition de l’exploitant. À partir des données exposées dans le présent dossier, quelle valeur d’adhérence doit-il prendre en compte ?
Le concepteur de l’engin moteur dimensionne l’effort maximal disponible à l’attelage en fonction d’un état du rail parfait (exempt de pollution et sec) : c’est l’adhérence utilisable. La réalité du terrain en tous points du parcours est évidemment bien différente, suivant les zones traversées (urbaines polluées, forestières, etc.) et le climat (pluie, givre, feuilles mortes, etc.). L’exploitant met en jeu son expérience et détermine alors une adhérence réalisable nettement en retrait de la capacité maximale de l’engin en conditions idéales.
Ces paramètres autorisent la détermination de la courbe d’aptitude en rampe de l’engin considéré, grâce aux équations dynamiques étudiées au paragraphe 2.2. Cette courbe s’exprime par le profil corrigé de la voie « i » [25] en fonction de la vitesse pour une charge remorquée donnée (figure 18). Elle est définie par l’Union Internationale des Chemins de fer (UIC) par la norme UIC 615 i [22].
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Performances des trains
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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