ROUES

Malgré l'avantage que présentent, au point de vue de Teffort de traction, les roues à grand diamètre, celles du matériel des cliemins 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 1 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 et 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 473 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 de détails sur les plaques de garde, les Notes sur la construction des voitures et wagons de cliemins de fer, par M. J.-B. Personne. Revue générale, janvier 1883.

Les roues à moyeu en fonte et à rais en fer laminé sont en usage depuis Torigine des chemins de fer ; on les emploie encore, par suite de leur prix

Pig. 475. — Roue à rais en for laminé Est français (jq)'

Fig. 476. — Roue à rais on fer laminé Bavière (-^).

peu élevé et surtout pour les wagons à marchandises. Mais on tend à les remplacer de plus en plus par des roues, dont le centre est tout entier en fer forgé.

C'est ainsi que, depuis assez longtemps, on emploie beaucoup, sur les chemins de fer français, des roues à rais simples et droits, du système de MM. Arbel et De/Iassietfx, maîtres de forges à Rive-de-Gier (Qg. 477). Le procédé de fabrication de ces roues consiste à chauffer en même temps au blanc soudant les différents éléments qui doivent composer le centre de la roue, savoir : la jante, les rais et le moyeu. Les rais ainsi préparés ont un petit excës de longueur, de sorte que, lorsqu'on porte la roue, encore informe et chauffée au blanc, dans une étampe qui contient des creux correspondant aux diflérentes parties, ces rais se relèvent vers le moyeu. Quand on vient ensuite frapper sur l'ensemble au moyen d'un marteau-pilon armé de la contre-étampe, les rais sont refoulés dans les rainures du moyeu, ce qui produit une soudure parfaite do tous les éléments de la roue.

Les roues Arbel présentent une très grande solidité et elles sont très employées en France, surtout pour les wagons à marchandises ; elles sont également assez répandues sur plusieurs chemins de fer étrangers.

Les moyeus en fonte se font plus épais que les moyeus en fer forgé ; les

Fig. 477. — Roue irais en fer forgé. Système Arbel

premiers ont 9 à 10 millimfetres d'épaisseur, les seconds 5 à 9 millimètres 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 l'air une résistance considérable. D'après M. Bochet, ingénieur des mines*, à la vitesse de 400 tours par minute, la résistance de Tair sur les roues pleines n'est que la moitié de ce qu'elle est sur les mêmes roues é vidées.

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 : l"" Roues en fonte ; 2* Roues en fer laminé ; S"" Roues en acier fondu ;ii'' 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 13 novembre 1846, dont l'article 10 (titre II) était ainsi conçu :

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

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

Un décret du 23 janvier 1889 a modifié cet article et l'a remplacé par la disposition suivante :

* Goschler. Traité pratique de Ventretien et de Vexploitation des chemins de fer, t. III.

« Il est interdit d'affecter au transport des voyageurs aucune locomotive, tender ou voiture montés sur des roues en fonte, cerclées ou non en fer ou en acier.

a Les wagons de marchandises non munis de freins et montés sur roues en fonte coulées en coquille ou cerclées en fer ou en acier, pourront être placés dans les trains mixtes dont la vitesse normale de marche ne dépassera pas, à moins d'autorisation spéciale du ministre des Travaux publics, 45 kilomètres à Theure. »

Enfin, le décret du 1" mars 1901 qui a modifié et remplacé l'ordonnance de 1846, ne fait plus aucune allusion aux véhicules montés sur roues en fonte, d'où l'on peut conclure que l'interdiction dont il s'agit ne subsiste plus *.

Fig. 478. — Roue pleine en fonte.

Système Ganz (jjA'

JhBmae'an. co^tuZZc \

Fig. 479. — Roue en fonte du chemin de fer de rimpératrice Elisabeth (Autriche). Wagons.

(Echelle-^).

Poids d'un corps de roue en fonte, 320 kil.

Au contraire, les roues en fonte sont d'un usage général en Amérique, où on les emploie aussi bien pour les machines que pour les voitures et les wagons.

« Les roues en fonte sont employées sans inconvénient en Amérique *, avec des diamètres moindres que ceux que l'on donne généralement aux roues des voitures à voyageurs en Europe, pour porter des wagons plus lourds que les nôtres, sur des voies moins bien entretenues, et dans les trains marchant à toutes les vitesses, c'est-à-dire dans les trains de marchandises marchant à environ 15 kilomètres à l'heure, aussi bien que dans les trains de voyageurs atteignant et dépassant même 100 kilomètres à l'heure, et l'on n'hésite pas à faire agir sur ces roues en fonte les freins les plus puissants.

ft On doit donc admettre, ou bien que l'appréhension que provoque l'emploi des roues en fonte en Europe n'est pas fondée, ou que les roues en fonte américaines sont supérieures k celles que l'on fabrique en Europe. »

* On verra plus loin que la conférence de Berne a admis pour la circulation interoationale les roues en fonte coulées en coquille sur les wagons non munis de freins.

* Les Chemins de fer en Amériquey par E. Lavoinne ot E. Pontzen, t. H. Exploitation.

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 parle 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 Bude (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 roue autrichienne 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 à centre ondulé. — Ouest.

Voitures de 1^* classe à 4 compartiments et coupes (Echelle i/20).

Fig. 48i.

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

Poids d'un disque 400 kil.

pour la première fois, en France, pai* 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

plus d'élasticité à la roue suivant le rayon, ce qui a pour résultat de ménager le rail et le bandage. Ce perfectionnement, obtenu au laminage, a été réalisé pour la première fois par Tusine de la Providence.

3^ Houes en acier fondu. — Elles sont très employées en Allemagne et en Angleterre. On peut les faire, soit d'une seule pièce avec une jante formant bandage (fig. 48i), soit en deux morceaux, c'est-à-dire avec un bandage rapporté sur le centre. Les premières sont d'un usage plus général ; on peut prolonger leur durée, lorsqu'elles sont usées à la surface de roulement, en y rapportant un bandage ordinaire, après avoir préparé la jante pour permettre cette opération.

La forme des roues en acier est la même que celle des roues en fer; la forme avec centre ondulé est généralement préférée.

L'emploi de ces roues ne s'est pas beaucoup développé en France jusqu'à présent, malgré l'avantage qu'elles présentent au point de vue de la résistance ; c'est que leur élasticité paraît laisser encore à désirer et qu'on craint une rupture sous l'action prolongée des freins.

L'union (Verein) des chemins de fer allemands a recommandé, dans ses conclusions de ISIS (réunion de Stuttgard), de limiter leur emploi aux wagons sans freins.

4** Roues à centres en bois. — On emploie en Angleterre et en Allemagne des roues composées d'un moyeu en fonte, d'un corps en bois et d'un bandage en fer ou en acier. Le corps est formé de secteurs en bois de teck, qui

peut recevoir un très beau poli et qui se conserve très longtemps. Il est comprimé entre le moyeu et le bandage et consolidé par des frettes et des cercles en fer.

Fig. 482. — Roues à centre en bois, système Mansell. Ouest (-^^ .

En France, les compagnies d'Orléans et de l'Ouest emploient également des roues à centre en bois du type Mansell, représenté par la figure 482. L'élasticité du bois offre l'avantage de permettre au bandage de se con-

tracter sous l'influence 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 l'Ouest pour les utiliser sous les wagons à marchandises.

5"* Roues 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 ou les 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 mentonnety 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) au 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, et les 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 par l'usure une réduction d'épaisseur un peu plus grande que ceux des voitures.

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

Largeur de 125 à 135 mm.

Épaisseur moyemie au roulement — 55 à 60 —

Saillie du boudin — 25 à 30 —

* Les Chemins de fer en Amérique,