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.
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.
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.
Un train électrique aérodynamique à grande vitesse
Une rame de TGV est composée de 8 à 10 voitures encadrées par 2 motrices : l'une qui tracte, l'autre qui pousse. Chaque rame est propulsée par 8 moteurs électriques, soit 1 par essieu, sous les motrices. Il arrive que deux rames soient accouplées.
TGV (France)
Inauguré en 1981 entre Paris et Lyon, le TGV détient le record mondial de vitesse sur rail. Une rame aménagée a franchi en 2007 la vitesse de 574,8 km/h sur la nouvelle LGV Est Européenne. Les rames de la SNCF, d'Eurostar et de Thalys circulent entre 300 et 320 km/h selon les sections.
Une contrainte physique qui limite la vitesse maximale des TGV à environ 470 km/h. En pratique, pour éviter une usure prématurée des équipements, on limite la vitesse des TGV à 70 % de la vitessee de propagation des vibrations le long des caténaires, soit 350 km/h.
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 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.
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.
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 ….
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.
Ce sens de circulation avait l'avantage de permettre aux cheminots de sortir la tête de la locomotive, côté gauche, pour réaliser des manœuvres parfois délicates avec la main droite (les droitiers étant plus nombreux).
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 ?
La fixation se fait grâce à des tire-fonds ou des attaches élastiques. Les traverses assurent la transmission de la charge au ballast, et le maintien de l'écartement et de l'inclinaison des rails. Le travelage, c'est-à-dire le nombre de traverses au kilomètre est variable, généralement de 1 666 traverses/km à la SNCF.
Il s'agit d'un abus de langage, les vraies michelines étant en effet des engins équipés de pneumatiques au lieu des roues métalliques de l'immense majorité des trains. Ces pneus, conçus par Michelin, on donné leur nom à l'engin qu'ils équipaient. Les michelines ont roulé en France de 1933 à 1952.
On parle d'un train de pneus pour désigner les 4 pneus d'un véhicule. Dans le cas du changement de 2 pneus, il est conseillé de permuter les montes et de positionner les pneus neufs à l'arrière (alors que les pneus arrière, moins usés, peuvent passer à l'avant du véhicule).
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.
Une rame, dans le domaine du chemin de fer, est un ensemble cohérent de véhicules (voitures ou wagons) attelés entre eux. Pour les ensembles hétéroclites on préfère parler de formation. Lors de sa mise en circulation, toute rame se voit dotée d'une signalisation de queue sur le dernier véhicule qui la constitue.
À la fin des années 1960, alors qu'il commençait à travailler pour Brissonneau-et-Lotz, on demande à Jacques Cooper de dessiner « un train qui ne ressemblait pas à un train ». C'est lui qui conçut les lignes intérieure et extérieure du turbotrain TGV 001, et crée très rapidement le « style TGV ».
L'objectif est donc d'améliorer le confort des passagers mais aussi, plus prosaïquement, de réduire les travaux de maintenance. En clair, les joints entre les rails disparaîtront au profit de soudures souples silencieuses. A terme, ce sont de longs fils de rails uniques qui relieront Paris au Croisic.
« Car les TGV vont devoir s'insérer au milieu d'un trafic de marchandises particulièrement dense sur ces axes la nuit. » A cause du fret, les TGV qui partiront entre 23 heures et minuit ne pourront donc pas rouler à grande vitesse pendant toute la durée du trajet. Une contrainte qui n'a pas que des mauvais côtés.
Longues distances, grande vitesse
En moyenne, un TGV roule à 284 km/h entre Paris et Strasbourg ou à 281 km/h vers Bordeaux, contre seulement 200 km/h entre Paris et Tours, et 111 km/h vers Le Havre.
Le record mondial de vitesse est actuellement détenu par le Maglev japonais. Lors d'un trajet d'essai en 2015, un prototype de cette nouvelle génération de trains à lévitation magnétique qui reliera Tokyo à Nagoya à l'horizon 2027 a atteint la barre des 603 km/h.