Dynamique ferroviaire et contact roue-rail - Principes de guidage, comportement dynamique et modes d'endommagement

Dans le monde de l'ingénierie, l'étude de la dynamique des véhicules ferroviaires est certainement le domaine le plus complexe à étudier afin de l'appréhender, de le maîtriser et finalement de l'optimiser. L'interaction voie/véhicule doit prendre en compte (i) le nombre important de corps flexibles constituant le train (caisse, châssis de bogie, essieux), (ii) les liaisons entre ces corps sous forme de suspensions (trains à simple ou multiples caisses), (iii) l'interface complexe et mouvante entre roue et rail, qui relie le véhicule à la voie, (iv) la voie qui présente des caractéristiques et une géométrie particulières, (v) les interactions entre les différents composants mécaniques du train (traction/freinage, systèmes actifs, pendulation, suspensions pilotées, systèmes d'orientation d'essieu ou de bogie) et finalement, (vi) les conditions d'exploitation, les différentes normes et règlements nationaux sans oublier la présence d’éléments singuliers de l’infrastructure (ponts, aiguillages, etc.).

À cette complexité s'ajoutent : (i) la variation continue de la qualité de la voie le long du tracé et aussi au cours du temps, (ii) la géométrie du contact roue/rail qui évolue avec le temps et avec l'usure du profil de roue et du profil de rail), (iii) les conditions de frottement, etc. Et par conséquent le mouvement relatif dans la zone de contact et dans les autres interfaces entre les différents corps du système vont générer des forces de frottement par nature variables.

La demande croissante des opérateurs et des gestionnaires d'infrastructure pour des véhicules plus rapides, plus confortables, moins agressifs vis-à-vis de la voie (i.e. avec de faibles coûts d'accès au réseau) le tout avec des délais de conception courts sont les derniers défis à relever par les ingénieurs de la dynamique ferroviaire. Cette complexité...