ROUES

Malgré l'avantage que présentent, au point de vue de l'effort de traction, les roues à grand diamètre, celles du matériel des chemins de fer sont, à cause de leur position sous la caisse, notablement plus petites que les roues des voitures ordinaires ; elles ont uniformément 0,90 m. à i mètre de diamètre, sauf sur quelques chemins anglais, le Great Weastern, par exemple, où le diamètre des roues des voitures à voyageurs est plus considérable. On est obligé de les engager sous les banquettes et il en résulte une gêne et une complication pour l'aménagement intérieur des caisses.

Les roues des véhicules de chemins de fer doivent être à la fois très solides, à cause de la grande vitesse avec laquelle elles tournent, et très légères, afin de ne pas trop augmenter le poids mort.

Au point de vue de leur construction, les roues se compose de deux parties : le centre ei le bandage et on peut ramener les divers systèmes de roues usités sur tous les chemins de fer à deux types principaux : 1^ les roues à rais ; 2*" les roues pleines ou à disque.

Nous allons examiner successivement ces deux types de roues; nous nous occuperons ensuite des bandages.

Roues a rais. — Pendant longtemps, le centre de ces roues a été formé d'un moyeu en fonte et de rais en fer laminé, disposés comme l'indiquent les deux figures 475 et 476. Les barres de fer laminé, courbées à chaud suivant des formes diverses, viennent plonger leurs extrémités dans la fonte du moyeu et forment ainsi les rayons de la roue, tandis que leur partie médiane en constitue la jante. Le bandage s'applique généralement sur la circonférence formée par différents secteurs en fer laminé.

La longueur du moyeu est celle de la portée de calage des essieux ; les rais ont une épaisseur moindre que la longueur du moyeu.

* Voir, pour plus do détails sur les plaques de garde, les Noies sur la construction des voit-ixr— et wagons de chemins de fer, par M. J.-B. Personne. Revue générale^ janvier 1883.

premiers ont 9 à 10 millimètres d'épaisseur, les seconds S k 9 millimëtres seulement.

Roues pleines. — On a quelquefois reproché aux roues à rais de prendre sous Faction du roulement une forme polygonale, par suite de la différence de résistance de la jante aux points d'appui des rais et dans les parties intermédiaires ; cet effet est toutefois bien peu marqué et il n'a pu être constaté que sur des roues dont le bandage s'était usé au delà de la limite normale. Mais, ce qui est plus grave, c'est que les rais en tournant avec rapidité soulèvent la poussière du ballast, projettent quelquefois les escarbilles incandescentes qui tombent du foyer de la locomotive et, enfin, présentent à Tair une résistance considérable. D'après M. Bochet, ingénieur des . mines ^, à la vitesse de 400 tours par minute, la résistance de l'air sur les roues pleines n'est que la moitié de ce qu'elle est sur les mômes roues évidées.

Ces différentes raisons ont conduit, d'une part, à garnir les intervalles des roues à rais soit avec des disques en bois, soit avec des feuilles de tôle et, d'autre part, à remplacer dans les roues neuves les rais par des disques pleins.

Les roues pleines sont très employées en Allemagne, en Autriche, en Angleterre et en Belgique ; leur usage est général en Amérique ; on les emploie également sur les réseaux français. On peut les classer de la manière suivantes : 1° Roues en fonte ; 2"" Roues en fer laminé ; 3** Roues en acier fondu ; 4^ Roues en bois ; o** Roues en papier comprimé.

1^ Roues en fonte. — L'usage des roues en fonte est très ancien ; on les emploie dans les mines depuis plus d'un siècle. A l'origine des chemins de fer, on s'en est également servi en Europe pendant quelques années; mais, à la suite d'un certain nombre de ruptures, elles ont été abandonnées. Sur les chemins de fer français, leur emploi a été interdit dans les trains de voyageurs par l'ordonnance du 15 novembre 1846, dont l'article 10 (titre II) était ainsi conçu :

« Il est interdit de placer, dans un convoi comprenant des voilures de voyageurs, aucune locomotive, tender ou autre voiture d'une nature quelconque, montée sur des roues en fonte.

a Toutefois, le ministre des Travaux publics pourra, par exception, autoriser l'emploie des roues en fonte, cerclées en fer, dans les trains mixtes de voyageurs et de marchandiseset marchant k la vitesse d'au plus 25 kilomètres à l'heure. »

Un décret du 23 janvier 1889 a modifié cet article et Ta remplacé par ^ disposition suivante :

* Goschler. Traité pratique de l'entretien et de V exploitation des chemins de /c/-, t. III.

Ce qui est certain, c'est qu'en Amérique la fonte employée est d'une qualité supérieure et que la fabrication des roues y est extrêmement soignée. On les obtient par le procédé de coulage en coquille, qui a pour résultat de donner à la surface de roulement, par l'effet de la trempe, une grande résistance à l'usure. Le corps de la roue, venu d'une seule pièce avec le bandage, a la forme d'un disque dont la paroi, simple vers le bandage, se dédouble vers le moyeu.

La figure 478 représente un type très répandu aux États-Unis ; il a été mis à exécution pour la première fois par M. Ganz, fondeur à Biide (Hongrie).

Les roues tout en fonte sont également employées en Allemagne, en Autriche et en Hongrie; mais on les réserve généralement pour les wagons qui ne sont pas soumis à l'action des freins et qui doivent circuler dans les trains de marchandises seulement. La figure 479 représente un type autrichien des chemins de fer de l'Impératrice Elisabeth.

Les roues américaines, dont le diamètre dépasse rarement 83 à 85 centimètres au roulement, pèsent de 220 à 250 kilogrammes ; on estime qu'elles peuvent fournir des parcours moyens de 100 à 150 000 kilomètres, avant d'être retirées du service. La roueautrichienne de la figure 479, qui a 1,025 m. de diamètre au roulement, pèse 320 kilogrammes.

2** Roues en fer laminé. — Les roues pleines enfer laminé ont été employées

Fig. 480. — Roue h. centre ondulé. — Ouest.

Voitures de 1" classe à 4 compartiments et coupes (Echelle 1/20).

Fig. 481.

- Roue à disque plein en acier fondu Krupp (1/20).

Poids d'un disque 400 kil.

pour la première fois, en France, par la compagnie d'Orléans. Limité d'abord aux trains de vitesse, leur emploi s'est bientôt généralisé et il s'étend maintenant à presque toutes les voitures à voyageurs des compagnies d'Orléans du Nord, de TOuest et du Midi. Le disque plein peut être plat ou ondulé. Cette dernière forme, représentée par la figure 480, a l'avantage de donner

tracter sous rinfluence du froid, sans qu'il y ait risque de rupture ; en outre, le roulement de ces roues est plus doux que celui des autres systèmes. Mais elles ont Tinconvénient de ne pas supporter l'usage prolongé des freins. Aussi, l'emploi du frein continu du système Westinghouse les fait retirer des voitures à voyageurs de TOuest pour les utiliser sous les wagons à marchandises.

5° Roîies à centre en papier. — Depuis un certain nombre d'années, on emploie en Amérique, dans le but de rendre les roues plus élastiques et moins sonores, des centres en papier comprimé. Le disque en papier est maintenu par deux cercles en fer, boulonnés contre des saillies du bandage entre lesquelles il est fixé. Ce disque est obtenu au moyen d'une pression de 500 à 600 tonnes, qui lui donne une grande dureté. En Amérique, on attribue à l'élasticité des centres en papier la grande durée de certains bandages de roues. On cite des roues à disques en papier et à bandages en acier fondu qui ont fait, sous un wagon-lit, un parcours de 525 000 kilomètres en ne passant qu'une seule fois au tour *.

Toutefois, les applications de ce système de roues paraissent trop peu nombreuses pour qu'on puisse porter un jugement définitif sur les avantages ouïes inconvénients qu'il présente.

Bandages. — Les bandages sont des cercles qui entourent la jante de la roue et qui fournissent la surface de roulement; ils portent un rebord, appelé boudin ou mentonnet, qui se trouve placé à l'intérieur de la voie et sert à maintenir les roues sur les rails.

D'après ce que nous avons fait connaître (tome I", 3®partie, livre P', chap. n) ail sujet du devers de la voie et de la conicité des bandages, le profil de ces derniers devrait varier avec les conditions du tracé des lignes que les véhicules sont appelés à parcourir; mais cette variété serait une source de complications qu'il est préférable d'éviter, etles administrations de chemins de fer ont adopté un profil de bandage absolument uniforme pour tous les véhicules qui circulent sur les différentes lignes de leur réseau. Il n'y a guère que la limite d'usure qui varie suivant qu'il s'agit du matériel à marchandises ou du matériel à voyageurs destiné aux trains de grande vitesse ; on admet généralement que les bandages des wagons à marchandises peuvent subir pai l'usure une réduction d'épaisseur un peu plus grande que ceux des voiture?

Les bandages employés sur les grands réseaux français, dont les figure 483 et 489 représentent les types, ont des dimensions qui varient dans 1 limites suivantes :

Largeur de 125 à. 135 mm.

Épaisseur moyenne au roulement — 55 à 60 —

Saillie du boudin — 25 à 30 —

* Lee Chemins île fer en A)néi*ique.

alors les bandages sur le tour, de manière à rendre à la surface de roulement la régularité qui lui est indispensable. On comprend, en effet, que si on laissait se former au milieu de cette surface une sorte de poulie à gorge, la

Fig. 487. — Midi (Voitures et wagons).

Fig. 488. — Ouest (Voitures et wagons).

Fifj;. 489. — Etat (Voitures et wagons).

conicité disparaîti'ait et les rails seraient rapidement détruits. On rétabli par le tournage la forme régulière du bandage, en enlevant le métal dans If parties non usées. Quand cette opération a été faite un certain nombre ' fois, l'épaisseur moyenne du bandage se trouve notablement diminuée, quand elle est réduite à 25 ou 30 millimètres, on met le bandage au re^ et on le remplace *.

Embattage et mode d'attache, — On se sert, pour mettre les band en place sur les roues, d'un moyen qu'on appelle Vembattage et qui emprunté à la pratique des charrons.

On fait le diamètre intérieur du bandage un peu plus petit que ledia/

'^'^nsultora avec inlénH l'étude faite au Comilé de l'ExploiLation technique des che '"« dispositions à adopter pour les contrerails et les bandages d '^-•"lïioini, ingénieur des mines et de M. Pichot, colon

en réservant l'acier pour la partie soumise au roulement. Cette combinaison, qui ne pouvait être justifiée que par un motif d'économie, n'a plus de raison d'être aux prix actuels de l'acier; aussi est-elle abandonnée.

Les bandages en acier fondu, à cause de leur grande dureté, tendent de plus en plus à remplacer les bandages en fer, surtout à l'étranger, en Allemagne et en Angleterre principalement. On les emploie aussi en France sur la plupart des réseaux : le Nord, l'Orléans, le Midi, TOuest et l'État ont adopté les bandages en acier pour tous leui^s véhicules; l'Est et le P.-L.-M. les ont longtemps réservés pour les wagons à marchandises, en conservant le fer pour les bandages des voitures à voyageurs. Cette distinction paraît provenir de la crainte de voir des bandages en acier exposés à des ruptures, sous l'action prolongée des freins continus dont on se sert dans les trains de voyageurs.

Montage DES roues. — Le moyen le plus usité pour caler les roues sur les essieux consiste à introduire de force l'essieu dans le moyeu à la presse hydraulique ; le diamètre du trou du moyeu et celui de la portée de calage diffèrent d'une fraction de millimètre extrêmement petite, qui suffit pour assurer un serrage très énergique. La pression nécessaire pour caler la roue sur son essieu atteint 30 à 40000 kilogrammes.

La figure 493 représente l'essieu monté des grands réseaux français ; elle indique en même temps les différentes cotes adoptées pour l'écarlement des bandages et pour l'écartement intérieur des rails \

Dans certains cas on consolide le calage du moyeu à l'aide d'une clavette en acier, qui pénètre d'une certaine quantité dans le corps de l'essieu. Cette pénétration doit être la moindre possible, car on a remarqué que les ruptures d'essieu se produisent le plus souvent au point de la portée du calage qui est diamétralement opposé à la clavette.

Nous donnons plus loin un tableau des dimensions principales des roues employées sur les chemins de fer français, d'après les documents publiés par M. J.-B. Personne dans les articles déjà cités.

Roues équilibrées. — On s'est préoccupé de savoir s'il n'y aurait pas utilité à équilibrer les roues du matériel à voyageurs, dans le but d'obtenir un roulement plus régulier. La question a été traitée parle Congrès international des chemins de fer en 1807 dans sa réunion de Milan. Voici comment il s'est exprinvé à ce sujet ^ :

Les principales causes de perturbations produites dans le mouvement rapide de rotation des roues, perturbations dont les effets se font sentir d'une manière désagréable auï voyageurs, sont les suivantes :

* Les chiffres indiques pour récarteraent des rails ont été légùrement modiûés sur cortaioréseaux, ainsi que nous l'avons indiqué dans une annexe du tome 1.

* Revue générale des Chemins de fer y novembre 1887.

Les bandages en acier fondu, à cause de leur grande dureté, tendent de plus en plus à remplacer les bandages en fer, surtout à l'étranger, en Allemagne et en Angleterre principalement. On les emploie aussi en France sur la plupart des réseaux : le Nord, l'Orléans, le Midi, l'Ouest et l'État ont adopté les bandages en acier pour tous leurs véhicules; l'Est et le P.-L.-M. les ont longtemps réservés pour les wagons à marchandises, en conservant le fer pour les bandages des voitures à voyageurs. Cette distinction paraît provenir de la crainte de voir des bandages en acier exposés à des ruptures, sous l'action prolongée des freins continus dont on se sert dans les trains de voyageurs.

La figure 493 représente l'essieu monté des grands réseaux français ; elle indique en même temps les différentes cotes adoptées pour l'écartement des bandages et pour l'écartement intérieur des rails *.

Dans certains cas on consolide le calage du moyeu à l'aide d'une clavette en acier, qui pénètre d'une certaine quantité dansle corps de l'essieu. Cette pénétration doit être la moindre possible, car on a remarqué que les ruptures d'essieu se produisent le plus souvent au point de la portée du calage qui est diamétralement opposé à la clavette.

Roues équilibrées. — On s'est préoccupé de savoir s'il n'y aurait pas utihté à équilibrer les roues du matériel à voyageurs, dans le but d'obteni un roulement plus régulier. La question a été traitée parle Congrès interna tional des chemins de fer en 1807 dans sa réunion de Milan. Voici commei il s'est exprimé à ce sujet ^ :

Les principales causes de perturbations produites dans le mouvement rapide de ra tion des roues, perturbations dont les effets se font sentir d'une manière désagréable voyageurs, sont les suivantes :

* Les chiffres indiques pour récartement des rails ont été légèrement modiûés sur ce^ réseaux, ainsi que nous l'avons indiqué dans une annexe du tome 1.

* Revue générale des Chetnins de fer, novembre 1887.

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