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Bogie
Bogie du type
Bogie du type " Bettendorf "

Un bogie (ou boggie) est un chariot situé sous un véhicule ferroviaire, sur lequel sont fixés les essieux (et donc les roues). Il est mobile par rapport au chassis du véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un point à un autre.) ( locomotive (Une locomotive est un engin moteur, c'est-à-dire se déplaçant par ses propres moyens, utilisé par le transport ferroviaire pour fournir l'énergie de traction à un train. Le plus souvent, la locomotive se trouve à...), wagon (Dans le jargon ferroviaire, on distingue habituellement deux grands types de véhicules remorqués. On parle de wagons pour les marchandises et de voitures pour les voyageurs. (même si certains véhicules...) ou voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est équipée en conséquence. C'est un des...) ) et destiné à s'orienter convenablement dans les courbes.

Description d'un bogie (Un bogie (ou boggie) est un chariot situé sous un véhicule ferroviaire, sur lequel sont fixés les essieux (et donc les roues). Il est mobile par rapport au chassis du véhicule ( locomotive,...)

La fonction essentielle des bogies est de faciliter l'inscription en courbe (En géométrie, le mot courbe, ou ligne courbe désigne certains sous-ensembles du plan, de l'espace usuels. Par exemple, les droites, les segments, les lignes...). En effet, les bogies du véhicule peuvent pivoter indépendamment les uns des autres, ce qui autorise des rayons de courbure (Intuitivement, courbe s'oppose à droit : la courbure d'un objet géométrique est une mesure quantitative du caractère « plus ou moins courbé » de cet objet. Par exemple :) plus faibles, et un éloignement plus important entre les essieux (qu'ils soient moteurs ou porteurs).

Sur cette illustration est représenté un véhicule (profilé en bleu) équipé de deux bogies (en jaune orangé). Les essieux sont figurés en rouge. L'utilisation des bogies permet la circulation sur une voie dont le rayon de courbure est relativement faible.
Sur cette illustration est représenté un véhicule (profilé en bleu) équipé de deux bogies (en jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :) orangé). Les essieux sont figurés en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.). L'utilisation des bogies permet la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) sur une voie dont le rayon de courbure est relativement faible.

La charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) du véhicule repose en général sur le bogie par l'intermédiaire d'un pivot central appelé cheville ouvrière. Sur les véhicules actuels, le bogie peut glisser librement sous la caisse (Les caisses en bois servent à emballer des produits en plusieurs pièces, qui doivent être livrées ensembles.), ce qui améliore le confort ; on parle dans ce cas de " pivot fictif " comme sur les voitures SNCF (La Société nationale des chemins de fer français (SNCF) est l'une des principales entreprises publiques françaises. Elle exerce une double activité :) de type " Corail ".

Sur les locomotives à vapeur (), on a ainsi augmenté le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de bogies pour mieux répartir le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est...) de la locomotive sans multiplier le nombre d'essieux moteurs et donc un empattement rigide trop grand : un bissel (Le bissel est un essieu porteur installé sur certaines locomotives, capable de s'orienter par rapport au châssis pour faciliter l'inscription dans les courbes.) à un essieu (Dans un véhicule à roues, un essieu est un arbre placé transversalement sous la caisse et supportant par l'intermédiaire des fusées les roues situées à ses extrémités. Un essieu peut être...) puis un bogie porteur à deux essieux à l'avant, un bogie partiel (Le mot partiel peut être employé comme :) (sous forme de bissel) voire un bogie à l'arrière en plus des essieux moteurs.

Le mot bogie est un mot d'origine anglaise qui signifie aussi cabriolet (Le cabriolet a une carrosserie automobile ouverte et découvrable grâce à une capote ou un toit escamotable, avec un pare-brise fixe, et des portes sans...), c'est-à-dire historiquement un attelage (Le terme attelage désigne:) hippomobile se guidant facilement.

Histoire

L'inscription en courbe de faible rayon de voitures de plus en plus longues fut très rapidement un problème pour le matériel ferroviaire. Les solutions apportées furent de deux ordres :

  • des essieux articulés comme dans le système Arnoux (Le système Arnoux est un dispositif ferroviaire inventé par Jean-Claude-Républicain Arnoux en 1838.) ou le bissel,
  • des chariots à faible empattement à chaque extrémité de voiture.

C'est en fait cette dernière solution mise en œuvre sur le matériel américain qui perdura. Les bogies se sont rapidement répandus aux États-Unis à partir de 1830, car les matériels roulants devaient accepter une voie mal posée, et en France, le bogie apparaît pour la première fois en 1890 sur le matériel remorqué.

Sur les locomotives à vapeur, le bissel puis le bogie ont fait petit à petit leur apparition au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île couvre une superficie de 22 km². Elle est située dans la Municipalité de Skive.) et à mesure que les locomotives devenaient plus puissantes et donc de plus en plus longues et de plus en plus lourdes. Ces essieux sont alors uniquement porteurs, et destinés à répartir la charge sur la voie. Il exista aussi le bogie-bissel dans lequel l'essieu porteur est lié au premier essieu moteur (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) dont le plus connu fut le bogie-bissel du type " Zara  ". Un autre cas particuler fut l'emploi d'un bissel à deux essieux à l'arrière de la machine, tel les Hudson.

La nomenclature numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) des locomotives à vapeur est une suite de trois chiffres indiquant le nombre d'essieux porteurs avant, puis le nombre d'essieux moteurs, puis le nombre d'essieux porteurs arrière. Ainsi la célèbre Pacific de disposition d'essieux 231 comporte donc deux essieux porteurs en bogie, trois essieux moteurs, et un essieu en bissel. Une nomenclature équivalente utilisant des lettres pour les essieux moteurs est utilisée pour les locomotives électriques et locomotives diesels.

Ce n'est qu'à partir de 1950, avec le développement des locomotives électriques et locomotives diesels , que le bogie moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de...) se généralise. On parle alors de locomotives à " adhérence totale " avec toutefois une exception dans le cas des A1A A1A où entre chaque essieu moteur il existe un essieu répartissant la charge.

Fonctions du bogie

Outre son rôle de liaison entre les essieux et la caisse, le bogie assure les rôles de freinage, d'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir...) entre la signalisation sur voie et la caisse, de suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un...) de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui...) du train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour transporter des marchandises), et peut être...), et parfois de traction. On distingue donc deux grandes familles de bogies:

  • les bogies moteurs avec moteurs dans le cas d'une traction directe ou avec les pignons dans le cas d'une traction indirecte.
  • et les bogies porteurs (pas de moteur), généralement plutôt dédiés au freinage et assurant la répartion des charges et le guidage.

Chaque bogie possède en général au moins deux essieux sauf les cas particulier tels :

  • l'express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).) espagnol " Talgo ", dont les voitures reposent sur des bogies intermédiaires à un essieu par bogie.
  • les wagons pour transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.) de charges lourdes où l'on peut compter plusieurs essieux.
  • certains autorails comme les Bugatti (Bugatti est un constructeur de voitures français, plus précisement alsacien, propriété du groupe Volkswagen AG depuis 1998.) où l'on a 5 essieux.
  • les 3 rames sur pneus de la région Est et les 2 voitures prototypes des CFF

Pour les deux derniers cas l'augementation des essieux est la conséquence du remplacement des roues en acier (L’acier est un alliage métallique utilisé dans les domaines de la construction métallique (voir aussi l’article sur la théorie du soudage de l’acier) et de la construction mécanique.) par des pneumatiques. Chaque véhicule (locomotive, voiture, wagon) possède ses propres bogies (généralement deux), ou bien les bogies sont situés à cheval (Le cheval (Equus ferus caballus ou equus caballus) est un grand mammifère herbivore et ongulé appartenant à l'une des sept espèces de la famille des équidés. Il...) entre deux voitures (cas des rames articulées, notamment les TGV (Le TGV est une rame automotrice électrique d'origine française apte à circuler à des vitesses supérieures à 320 km/h en exploitation, mise au point par la SNCF et construite par la division transports de la société Alstom...) et Talgo).

Habituellement, le plancher du véhicule est situé au-dessus des bogies. Cependant, cette règle ne s'applique pas à certains types de matériel ferroviaire : trains à deux niveaux ou wagons surbaissés pour charges encombrantes : le plancher, ou le plan de chargement (Le mot chargement peut désigner l'action de charger ou son résultat :), est alors surbaissé entre les bogies.Il existe des tramways à plancher ultra-bas sans bogies.

L'amélioration des performances des bogies est un élément important pour accroître la fiabilité (Un système est fiable lorsque la probabilité de remplir sa mission sur une durée donnée correspond à celle spécifiée dans le cahier des charges.), la sécurité et le confort du matériel roulant.

Accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une...)

Suivant le cheminement de la voie, le bogie est soumis à des forces verticales ou transversales, respectivement l'accélération verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le fil à plomb.) bogie et l'accélération transversale bogie.

Pour les voies gérées par la SNCF, les valeurs d'accélération caisse et bogie sont régulièrement relevées par une voiture équipée spécialement de capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une...), la voiture Mauzin. À partir de ces valeurs, les interventions pour l'entretien de la voie peuvent être déterminées.

Chariotage

L'essieu ferroviaire est rigide par nature. Sauf sur les essieux moteurs modernes, il n'y a pas de différentiel (Un différentiel est un système mécanique qui a pour fonction de distribuer une vitesse de rotation de façon adaptative aux besoins d'un ensemble mécanique.). Pour limiter le glissement des roues dans les courbes, dû à la différence de parcours entre la file de rail (Un rail (ou lisse en québécois) est une barre d’acier profilée. Deux files parallèles de rails mis bout à bout forment une voie...) extérieure et la file de rail intérieure, les roues de chemin de fer (Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et de marchandises. Il se compose d'une infrastructure...) sont tronconiques et les rails sont inclinés vers l'intérieur (de 1/20 sur ligne classique et LGV).

La force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) centrifuge tend à déplacer l'essieu vers l'extérieur de la courbe, ce qui a pour effet de placer la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) extérieure en contact avec le rail sur sa plus grande circonférence, tandis que la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) intérieure se trouve en contact sur sa plus petite circonférence. La différence des circonférences de roulement ( En mécanique, le roulement, et plus précisément le roulement sans glissement, est le mouvement d'un corps qui reste en contact avec une surface d'appui sans glisser, qui s'entend généralement pour un corps...) correspond plus ou moins à la différence des vitesses linéaires.

Cette adaptation naturelle, qui tient lieu de différentiel, est plus ou moins contrariée par les insuffisances ou excès de dévers, selon la vitesse (On distingue :) et la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et...) du train.

Elle assure également un centrage naturel de l'essieu sur la voie. Sauf dans les courbes de faible rayon, le boudin de la roue ne touche jamais le rail. Sur les voies en alignement, la partie usée du rail fait en général un à deux centimètres de large.

Ce centrage est en réalité un perpétuel "recentrage", en particulier en sortie de courbe avec insuffisance ou excès de dévers. Les essieux ont un mouvement oscillant qui imprime au bogie un mouvement de rotation, dit de "chariotage". Ce mouvement est amorti par des plaques de friction entre les caisses et les bogies, voire par des amortisseurs hydrauliques (sur les TGV).

Ce mouvement de chariotage peut, par friction ou "fouettage", déplacer les lames d'aiguilles. C'est pourquoi les aiguilles susceptibles d'être parcourues à plus de 40 km/h doivent être munies d'un dispositif de verrouillage. Ce verrou est un dispositif mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet...) de type non réversible : il peut être manœuvré par la tringle de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un souhait impératif.) de l'aiguille, mais pas par la lame d'aiguille elle-même.

Liste des bogies de la SNCF

Wagons marchandises

  • Bogie " Diamond "
  • Y 21
  • Y 25
  • Y 27
  • Y 29
  • Y 31
  • Y 37

Voitures voyageur

  • Y 16
  • Y 20
  • Y 24
  • Y 28
  • Y 32
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