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Le confort ferroviaire (I)

G. Feron.

mercredi 19 octobre 2016, par rixke

 Autorails

L’exploitation des lignes à faible densité de trafic ainsi que le trafic pendant les heures creuses ont posé des problèmes dès le début de l’exploitation des chemins de fer et l’autorité y a toujours prêté énormément d’attention.

Le célèbre ingénieur Belpaire, a tenté, en 1885 déjà, de trouver une solution à ces difficultés en concevant des petits trains légers, appelés trains-tramways. Ils se composaient d’une locomotive, d’un compartiment à bagages, de compartiments voyageurs et ils étaient suffisamment puissants pour tirer quelques voitures supplémentaires le cas échéant. Les différents constituants étaient amalgamés en un seul, de sorte qu’en fait ils étaient les précurseurs des autorails, étant donné bien entendu qu’ils étaient mus à la vapeur.

La SNCB connaissait toujours les mêmes problèmes après 1926. Suivant l’exemple de Belpaire, on pensa à des autorails dans l’attente desquels la SNCB mit en service les « trottinettes ». Ces trains se composaient d’une locomotive-tender (généralement des types 15, 16 ou 93) et de deux voitures, la plupart du temps des ex-bavaroises. Elles pouvaient démarrer rapidement, développaient une vitesse commerciale intéressante et rencontrèrent la faveur du public. Cette solution s’avéra toutefois encore trop onéreuse : c’est la raison pour laquelle on commanda des autorails légers de divers types, un certain nombre fonctionnant à la vapeur et les autres étant équipés d’un moteur diesel. Il y eut ensuite également des séries équipées de moteurs à essence, mais en fin de compte, c’est le moteur diesel qui s’avéra de loin le plus intéressant. Les résultats étaient si satisfaisants que la Société décida de commander des autorails lourds doubles ou triples afin de les mettre en service sur les axes principaux, le plus souvent pour remplacer les trains-blocs.

La situation sur le réseau ne s’en est pas trouvée améliorée, bien au contraire. Pour les lignes secondaires, les autorails revenaient encore trop cher de sorte qu’ils ont été supprimés, à quelques exceptions près, et que certaines lignes ont été mises hors service. Les autorails lourds ont en outre également disparu de la circulation parce que de plus en plus de lignes ont été électrifiées. Le service y était assuré la plupart du temps par des trains et des automotrices électriques.

Le plan STAR 21 tient compte du fait qu’il subsistera des lignes non électrifiées, de telle sorte que la traction diesel ne disparaîtra pas.

Star 21 fait donc toujours confiance aux rames réversibles équipées de locomotives diesel. Sur les lignes à grande densité de trafic, des autorails de 80 à 150 places seront mis en service.

 Automotrices électriques

Bruxelles - Anvers fut la première ligne électrifiée : en 1935 déjà, le service était assuré par des automotrices quadruples. Actuellement, les principales lignes du réseau sont électrifiées et parcourues par des trains classiques, tractés par une locomotive électrique, qui s’améliore constamment et atteint des vitesses toujours plus élevées.

STAR 21 envisage à cet égard une série de nouveautés. A côté du TGV, il y aurait en service intérieur IC des automotrices qui pourraient atteindre les 200 km/h. En outre, les trains L seraient assurés par des automotrices triples et les trains P par des rames réversibles.

Pour ce qui est du trafic dans les grandes agglomérations, il est prévu des automotrices doubles spéciales atteignant les 120 km/h, ainsi qu’une variante qui pourrait en outre circuler sur le réseau du métro.

 Roues et freins

Les premières roues ferroviaires étaient des roues à rayons en fonte et ultérieurement en fer forgé. Les rayons garantissent une bonne ventilation, mais la poussière s’accumule en grande quantité dans les boîtes d’essieux : c’est la raison pour laquelle les rayons ont été progressivement remplacés par des boudins.

Les bandages eux aussi se détachaient souvent : les roues pleines en acier ont éliminé ce défaut, ce qui a permis d’augmenter la vitesse et la sécurité du trafic.

 Boites d’essieux

Les coussinets des anciennes boîtes d’essieux devaient être huilés fréquemment et, quand ils s’échauffaient, ils constituaient un vrai problème. Si on ne les détectait pas tout de suite, il pouvait en résulter un bri d’essieu et un déraillement. Sur prescription de l’UIC, l’emploi des roulements à billes s’est généralisé, ce qui a permis d’éviter ce genre de situation dangereuse.

 Bogies

Les chemins de fer américains utilisaient des bogies bien avant la fin du 19e siècle : leur roulement est plus doux et ils conviennent particulièrement aux lignes comportant des courbes. Grâce au système de bogies, la caisse des voitures et des wagons peut en outre être allongée.

G. Nagelmaekers ne manquait jamais une occasion lorsque des nouveautés permettaient d’améliorer le confort. C’est la raison pour laquelle les voitures de son célèbre Orient-Express étaient équipées de bogies. Vers 1888-89, quelques réseaux européens ont suivi cet exemple non sans hésitation, y compris le nôtre. Un nombre incalculable de types de bogies a été mis au point et il est impossible de les passer tous en revue. Le plus important était qu’ils s’amélioraient au fil du temps, ce qui faisait également progresser d’autant le confort.

 Timonerie de frein

Le train doit rouler en premier lieu, mais il doit également pouvoir ralentir et s’arrêter. A l’origine, la locomotive devait renverser la vapeur, car seul le tender était équipé d’un frein à main.

Mais rapidement toutes les voitures furent équipées de freins à main, actionnés par des serre-freins qui étaient assis à hauteur du toit de la voiture dans une guérite inconfortable et qui serraient ou desserraient les freins sur ordre du machiniste. Leur tâche est devenue encore plus dangereuse lorsque par mesure d’économie, ils devaient actionner deux freins simultanément.

Le premier frein Westinghouse a été testé sur notre réseau en 1872. Sur proposition d’un certain Stewart, ce procédé s’est généralisé sur les trains de voyageurs. Ce frein est devenu lui aussi sans cesse plus efficace, surtout après l’introduction de la triple valve. Une petite explication s’impose ici.

Une pompe à double effet, actionnée par la vapeur, envoie de l’air comprimé dans le réservoir principal de la locomotive.

Sous chaque voiture se trouve un réservoir auxiliaire qui est relié au réservoir principal par la conduite principale. La pression est identique à tous les endroits. Le machiniste peut à présent actionner les freins à l’aide de ce qu’on appelle le robinet de mécanicien, placé entre le réservoir principal et la conduite principale. S’il coupe l’arrivée au réservoir principal et qu’il laisse s’échapper l’air de la conduite principale, la pression tombe et la triple valve s’enclenche : cette dernière interrompt la liaison entre les réservoirs principal et auxiliaire et, en même temps, connecte le réservoir secondaire avec le cylindre de frein, de sorte que l’air comprimé contenu dans le réservoir auxiliaire pénètre dans le cylindre de frein et écarte les deux pistons placés face à face. Ces derniers repoussent à leur tour les sabots de frein contre les bandages des roues. Les types de freins Knorr et Oerlikon ont, dans l’intervalle, remplacé le frein Westinghouse, mais pour la plupart d’entre nous, Westinghouse est resté synonyme de frein.

En 1926, le frein à air comprimé a également été étendu aux trains de marchandises. Les derniers serre-freins ont disparu en 1932/33.

A partir de 1963, il a été fait application du frein électropneumatique tant sur les trains TEE que sur les autres trains internationaux.

Pendant de nombreuses décennies, le freinage classique a consisté à presser des sabots de frein en fonte contre les bandages de roues en acier, ce qui entraînait une usure accélérée de toutes les parties. Ce n’est qu’en 1962 que furent testés pour la première fois des freins à disques sur certaines automotrices électriques ; comme ils donnèrent satisfaction, ils furent également montés sur les voitures TEE.

Dans le cas de freins à disques, le freinage s’effectue par frottement de blocs de frein spéciaux contre des disques en fonte ou en acier polis fixés sur l’essieu et refroidis via un système de ventilation efficace.

Lorsqu’un voyageur actionne le signal d’alarme, il provoque un freinage d’urgence brutal, qui peut s’accompagner de chocs violents et dès lors entraîner des contusions, blessures, ruptures d’attelage et même un déraillement. Chacun comprend dès lors pourquoi les abus sont réprimés si sévèrement.

Dans le TGV, le freinage est toutefois réglé électriquement, ce qui élimine les dangers et les inconvénients précités.

 Suspension

Lorsque les premières voitures ferroviaires ont fait leur apparition, il fallait imaginer de nouvelles techniques ou bien s’inspirer des moyens de transport existants (p. ex. carrosses), notamment en matière de suspension.

On utilisait à l’origine des ressorts à lames mais, un siècle plus tard, on travaillait déjà avec des ressorts très souples et en outre avec des séries de ressorts hélicoïdaux intercalés entre la caisse et le châssis. L’apparition des voitures modernes devait toutefois créer de nouveaux problèmes, qui ont été solutionnés par l’introduction d’une double suspension : une primaire munie de ressorts hélicoïdaux et une secondaire composée de ressorts hélicoïdaux et d’amortisseurs de choc conçus spécialement pour obvier aux déplacements latéraux.

 Organes de choc et de traction

Pour composer un train, il faut accoupler la locomotive aux voitures. A l’origine, il était fait usage de chaînes à cet effet et, il n’était dès lors pas surprenant que les voyageurs fussent fortement secoués au démarrage, au freinage et aux arrêts. Une première amélioration se fit jour en 1836 avec les attelages à vis d’Henry Booth, un ami de Stephenson. Les longerons du châssis de la voiture absorbaient les chocs via des tampons à ressort qui, comme tout autre matériel ferroviaire, bénéficiaient d’améliorations constantes. Signalons au passage qu’il y a toujours un tampon plat en face d’un sphérique. Cette combinaison assure une plus grande souplesse dans les courbes et prévient les chevauchements.

En général, les trains-blocs et les trams n’avaient pas de tampons, mais un attelage central non automatique.

La SNCB a elle aussi appliqué ce système à ses automotrices électriques. Elle a d’abord recouru à l’attelage Henricot où le frein, le chauffage, l’éclairage et le cas échéant, l’équipement de sonorisation devaient être accouplés séparément. Avec l’attelage central automatique utilisé à l’heure actuelle, tous ces accouplements s’effectuent en une seule opération. L’UIC (Union internationale des Chemins de fer) voulait aller encore plus loin et instaurer un attelage standard central uniforme pour tous les réseaux mais, étant donné le surcoût très élevé de ce projet, il n’a jamais vu le jour et en est finalement resté au stade de vœu pieux.

A suivre...


Source : Le Rail, septembre 1991