L'adhérence roue-rail est à la base de la traction et du freinage dans la très grande majorité des chemins de fer, dans lesquels la puissance de traction et de freinage est transmise par les roues au rail et repose donc sur le frottement d'une roue en acier sur un rail en acier.
Les roues ferroviaires sont des roues pleines en acier forgé ou en acier moulé que l'on peut différencier en deux grandes catégories : les roues monobloc et les roues à bandage rapporté. Le bandage peut être en acier dur ou plus rarement pneumatique.
Le rôle des traverses consiste à maintenir l'écartement et l'inclinaison des rails tout en transmettant au ballast les charges des véhicules circulant sur les rails. Les voies sont constituées de files de rails dont l'écartement (la distance entre les deux rails) fait l'objet d'une réglementation très précise.
Lorsque le train roule, la conduite générale de frein est alimentée en air ce qui maintient les semelles de freins desserrées. Une fois que l'air stationné dans la conduite générale de frein est vidée, la diminution de la pression entraine l'abaissement des semelles sur les essieux et donc l'action de freinage.
Rouler, voler et naviguer. Les voitures, les bus, les cars, les camions, les motos et les vélos roulent sur la chaussée. Les tramways, les métros et les trains roulent sur les rails (la voie ferrée). Les avions, les deltaplanes, les hélicoptères et les montgolfières volent dans les airs.
à stabiliser le sol ainsi que les voies et à leur éviter des déformations dues au poids des trains ; à limiter les vibrations au passage des trains sans quoi elles pourraient se faire ressentir à plusieurs centaines de mètres à la ronde ; à ralentir l'invasion de la végétation entre les voies.
Mais sur un train, il n'y a pas de différentiel et c'est la forme conique des roues en acier qui permet d'éviter l'accident. Lorsque le train vire à droite, les roues de droite vont un petit peu moins vite que les roues de gauche grâce à la position qu'elles ont sur le rail.
Le freinage mécanique
Cela s'effectue généralement par : L'Application de sabots ou semelles sur la table de roulement des roues, Mais l'énergie à détruire est proportionnelle au carré de la vitesse du train et à la masse.
Les roues en acier sur des rails en acier font que la surface de contact entre la roue et le support, le rail, est faible, notamment parce que la roue en acier ne se déforme pas comme un pneu de voiture qui s'écrase sur la chaussée.
L'adhérence entre la roue et le rail est primordiale pour faire circuler nos trains. Elle conditionne l'effort de traction ou de freinage qui peut être transmis de la roue vers le rail afin de faire avancer ou ralentir le train. Si l'adhérence est dégradée, une augmentation des distances de freinage est à prévoir.
Aujourd'hui, le train français roule à deux carburants: le gazole et l'électrique. Sur les 30.000 kilomètres de lignes du réseau ferré français, 15.000 kilomètres de lignes sont électrifiées et assurent la circulation de 90% du trafic voyageur.
En 1835, le Highway Act définit le sens de circulation à gauche. La France et l'Allemagne adoptent au départ ce même sens. Puis en 1855, le grand-duché de Bade (une partie de l'actuel Land du Bade-Wurtemberg, frontalier de l'Alsace) décide de faire passer le sens de circulation à droite.
Parce que le sens de circulation des RER est le même que celui des trains traditionnels qui circulent du côté gauche de la voie. Cette tradition s'oppose à celle des routes françaises et nous vient tout droit d'Angleterre, pays de naissance du premier chemin de fer.
Outre son rôle de liaison entre les essieux et la caisse, le bogie assure les rôles de freinage, d'interface entre la signalisation sur voie et la caisse, de suspension de l'ensemble du train, et parfois de traction.
A la vitesse de 575 km/h, soit 160 m/s, une roue de 920 mm (pesant dans les 600 kg) fait 55 tours par seconde (!). Peut-elle tourner encore plus vite ?
Les rails servent à la fois de guide et de support de roulement pour les véhicules ferroviaires comme le train et le tramway.
Elle a des défauts de circularité. Certains de ces défauts sont appelés des "plats". Les plats engendrent des vibrations qui se répandent dans tout le train et notamment jusqu'au roulements de roue en bout d'essieu.
On parle d'adhérence dégradée quand le coefficient de frottement entre les roues et les rails est insuffisant pour transmettre les efforts mécaniques de traction ou de freinage. L'adhérence est réduite lorsque les rails sont dits « gras ».
Après la transformation des lignes 11, 1 et 4, la RATP décide en 1971 de la transformation de la ligne 6 pour le roulement sur pneus, afin de réduire les nuisances, bruit et vibrations, occasionnés aux riverains de cette ligne au plus long parcours en viaduc du réseau.
Mais cette faible adhérence impose des distances de freinage importantes quand le train roule à pleine vitesse : il faut ainsi plus de 3 km pour arrêter en urgence un TGV lancé à 320 km/h …. Pour réduire les frottements dans l'air, les trains à grande vitesse adoptent un profil aérodynamique.
Frein continu : un frein est dénommé continu, lorsqu'il peut être mis en action depuis un point quelconque situé sur le train (Ex : signal alarme), Frein automatique : un frein est dénommé automatique, lorsqu'il entre automatiquement en action en cas de fractionnement accidentel du train.
Le train est obligé de rouler sur des rails pour avancer, et il est obligé de rouler entre les rails pour tourner. Ses roues ont une butée qui est adaptée aux rails. Quand les rails tournent, le train tourne.
Le bruit de roulement
L'émission sonore d'une voie ferrée résulte donc d'une combinaison entre le matériel roulant et l'infrastructure. Chaque type de matériel a une « signature acoustique » spécifique, fonction de sa masse, de son mode de freinage, de la longueur du matériel, du nombre d'essieux.
L'alimentation de 1 500 V, en courant continu, est principalement utilisée pour les lignes classiques. Les lignes à grande vitesse sont alimentées à 25 000 V (un courant alternatif qui utilise des matériaux plus légers).