Présentation

Article

1 - FONCTIONS DE LA VOIE FERRÉE

2 - CONSTITUTION DE LA VOIE FERRÉE

3 - TRACÉ DE LA VOIE

4 - APPAREILS DE VOIE

5 - VOIES SPÉCIALES

6 - ENVIRONNEMENT ET MAINTENANCE DE LA VOIE

  • 6.1 - Environnement
  • 6.2 - Maintenance

7 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : TRP3050 v1

Voies spéciales
Voie ferrée - Composants, construction et maintenance

Auteur(s) : Pierre CHAPAS

Date de publication : 10 nov. 2012

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Sommaire

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RÉSUMÉ

Le principe du roulement ferroviaire est celui des premiers véhicules sur rail du XVIe siècle. Les technologies mises en oeuvre ont évolué, de sorte que les performances du chemin de fer le place au premier rang des transports terrestres en termes de capacité et de vitesse. C'est la voie ferrée, interface majeure entre terrain et matériel roulant, qui le permet. Le présent article analyse ses différentes composantes, leurs caractéristiques de base et les différentes contraintes. Les applications particulières, telles que les transports urbains, sont mises en évidence. L'enjeu économique est considérable, c’est pourquoi il est essentiel d'en montrer les raisons, notamment sur l'aspect maintenance.

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ABSTRACT

The principle of railway rolling mechanisms is that of the early rail vehicles of the sixteenth century. The technologies employed have evolved, so much so that the performances of railroad transportation make it the leader in the land transport sector in terms of capacity and speed due to the important land and rolling stock interface that it represents. The present article analyzes the various components, their basic characteristics and different constraints. Specific applications, such as urban transport, are highlighted. It is essential to examine the reasons behind the high economic stakes, in particular, the maintenance aspect. Guidelines are set out.

Auteur(s)

INTRODUCTION

L'invention de la roue est datée 3 500 ans avant notre ère. Son roulement sur le sol, si elle est une avancée considérable de l'activité humaine, présente néanmoins une contrainte importante du fait de sa très faible surface de contact. Les Romains pallièrent cet inconvénient en construisant des voies en matériaux durs et même, en aménageant des ornières pour éviter le dérapage transversal. Deux notions fondamentales prennent ainsi corps : le support réparti de la charge et son guidage.

Le XVIe siècle apporte une solution à cette problématique : deux roues associées, formant un essieu, roulent sur une voie constituée par deux profils parallèles en bois ; la charge est ainsi répartie sur le sol pour éviter l'enlisement. Les deux profils assurent le guidage de l'essieu. La plus ancienne reproduction de voie date de 1550 montrant un wagonnet poussé par un mineur dans la mine alsacienne de Leberthal.

En 1738, dans les mines de Whitehaven en Grande-Bretagne, la voie se perfectionne, les profils de bois sont recouverts de plaques métalliques. Reynolds introduit les premiers « rails » entièrement en fonte en 1763. En 1804, Trevithick construit la première « locomotive » sur voie ferrée, appliquant la théorie de l'énergie de la vapeur de Denis Papin (1671). L'énergie humaine et animale est alors remplacée par celle de la vapeur et permet ainsi la traction de lourdes charges à des vitesses bien supérieures.

Le chemin de fer devient ainsi le premier système de transport terrestre à grande capacité. La technologie de la voie, assurant la répartition de la charge et son guidage, autorise la constitution de véritables convois de nombreux véhicules, attelés les uns aux autres et appelés « trains ».

Du système ferroviaire, l'infrastructure en est la composante fondamentale au sens propre du terme, comme l'eau pour le transport maritime ou l'air pour le transport aérien. La voie ferrée en est l'acteur principal. Elle autorise l'accroissement permanent des capacités de transport qui passent de 100 à 3 000 tonnes ; la charge sur chaque essieu est portée à 20, voire 30 tonnes ; en 1955, la vitesse de 331 km/h sur rail est atteinte en France. Mais, elle en subit également toutes les contraintes : relief et climat, notamment. Cette infrastructure reste cependant l'interface essentielle entre sol et matériel roulant dont elle doit garantir les performances et la sécurité de circulation.

Nous analysons les fonctions principales et les fonctions de contrainte de la voie ferrée pour décrire chacun des composants aptes à satisfaire le résultat. Sont notées les évolutions majeures de ces dernières décennies pour justifier les résultats actuelles de l'exploitation ferroviaire et l'adaptation de la voie aux autres exploitations si différentes que sont les transports urbains ou la grande vitesse.

Notons que les développements et progrès relatifs à la voie sont au moins aussi importants que ceux qui ont permis celui du matériel roulant. Les deux sont d'ailleurs liés de sorte qu'un dialogue permanent est indispensable entre les acteurs de ces deux composantes du transport ferroviaire.

Comme sur toute infrastructure, la voie subit les effets de la durée et du passage répétitif des circulations avec, nécessairement, usures et dégradations. Il importe de donner les principes directeurs de la maintenance compte tenu des conséquences économiques de première importance qu'elle entraîne.

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KEYWORDS

panorama   |   components   |   mechanical   |   metallurgy   |   assembly

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-trp3050


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5. Voies spéciales

5.1 Voie de métro sur pneumatiques

L'exploitation de certaines lignes de métro, dont le trafic est particulièrement dense, exige de très fortes accélérations, positive en traction et négative en freinage, afin de réduire les distances entre les trains. L'adhérence classique roue-rail ne permet pas de telles performances, aussi a-t-on recours au roulement sur pneumatiques autorisant un coefficient d'adhérence beaucoup plus élevé, de l'ordre de 60 à 70 %. La première application a été la ligne no 11 Châtelet – Porte des Lilas du métro de Paris en 1954 :

  • la fonction roulement est assurée par deux pistes planes, constituées par des profilés spéciaux en « I », destinées aux roues équipées de pneumatiques. Le profil de ces roues étant cylindrique, un différentiel est interposé sur l'axe de l'essieu pour remplacer le différentiel automatique de l'essieu classique en dicône (figure 25) ;

  • la fonction guidage est assurée par deux pistes planes latérales pour les roues de guidage à axe vertical, également équipées de pneumatiques ;

  • la fonction prise de courant est assurée par les pistes de guidage sur lesquelles viennent en contact les frotteurs du véhicule ;

  • une fonction secours de roulement et de guidage est nécessaire en cas de crevaison de l'une quelconque des roues de roulement ou de guidage. Pour ce faire, chaque essieu est équipé de roues de roulement en acier munies de boudins de plus grand diamètre. En outre, le passage des appareils de voie est classique, grâce aux roues à boudin. Notons que le profil de la roue en acier est nettement différent de la roue ferroviaire : le boudin est plus important pour assurer le guidage au passage des appareils de voie et la table de roulement est cylindrique puisque le différentiel assure l'écart des chemins parcourus par les deux roues de l'essieu, le dicône n'a donc plus sa raison d'être.

Le bogie de tels véhicules répondant à ces fonctions est représenté en figure 25, les 3 configurations y sont figurées :

  • roulement état normal ;

  • crevaison d'un pneu de roulement ;

  • crevaison d'un pneu de guidage.

Les appareils de voie sont équipés de piste de roulement à...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - ALIAS (J.) -   La voie ferrée.  -  Eyrolles (1984).

  • (2) - HANRIOT (C.), BERNARD (P.) -   La pose de la voie dans les projets de tramway.  -  Revue Générale des Chemins de Fer, no 170, mars 2008.

  • (3) - GUERIN (N.), HUILLI (J.-P.) -   Recherche sur la voie ballastée.  -  Revue Générale des Chemins de Fer, no 4, p. 15-21 (1999).

  • (4) - Divers Auteurs -   French Railway Technics.  -  Sycafer (1981).

  • (5) - FORTIN (J.-P.) -   Théorie simplifiée des longs rails soudés.  -  Revue Générale des Chemins de Fer, no 12, p. 15-25 (1999).

  • (6) - ESVELD (C.) -   Modern Railway Track.  -  MRT-Productions, Amsterdam (1989).

  • ...

NORMES

  • Classification des lignes – Limites de charge des wagons qui en résultent - UIC 700 - 11-2004

  • Caractéristiques de tracé des voies parcourues par des trains de voyageurs rapides - UIC 703 - 01-1989

  • Applications ferroviaires – Voie – Rails spéciaux – Rails à gorge et profils de construction associés - NF EN 14811/IN1 - 01-2010

  • Applications ferroviaires – Voie – Appareils de voie – Partie 1 : définitions - NF EN 13232-1 - 03-2004

  • Applications ferroviaires – Voie – Appareils de voie – Partie 5 : aiguillages - NF EN 13232-5/IN1 - 12-2011

  • Applications ferroviaires – Voie – Appareils de voie – Partie 8 : Appareils de dilatation - NF EN 13232-8 - 12-2011

  • Installations fixes ferroviaires – Appareils de voie « métro-pneu » - NF F52-122 - 06-1990

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

ALSTOM Transport http://www.alstom.fr

COLAS Rail http://www.colasrail.com

VOSSLOH COGIFER http://www.vossloh-cogifer.com

RÉGIE AUTONOME des TRANSPORTS PARISIENS http://www.ratp.fr

RÉSEAU FERRÉ de FRANCE – RFF http://www.rff.fr

SOCIÉTÉ NATIONALE des CHEMINS de FER FRANCAIS http://www.sncf.com

HAUT DE PAGE

1.2 Organismes – Fédérations – Associations

Union Internationale des Chemins de Fer (UIC) http://www.uic.fr

Union des Industries Ferroviaires Européennes http://www.unife.org

Fédération des Industries Ferroviaires http://www.fif.asso.fr

Revue Générale des Chemins de Fer http://www.rgcf.fr

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