Bogie - Définition et Explications

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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...) ( locomotive (Une locomotive est un engin moteur, c'est-à-dire se déplaçant par ses propres moyens, utilisé...), wagon (Dans le jargon ferroviaire, on distingue habituellement deux grands types de véhicules remorqués....) ou voiture (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) ) 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...)

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...). 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...) 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...) orangé). Les essieux sont figurés en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...). L'utilisation des bogies permet la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) 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...) 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...), 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...) 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...) de bogies pour mieux répartir le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) 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...) à un essieu (Dans un véhicule à roues, un essieu est un arbre placé transversalement sous la caisse et...) 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...), 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...) 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...) 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,...) 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...) 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...) 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...) entre la signalisation sur voie et la caisse, de suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) du train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de...), 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....) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...), la sécurité et le confort du matériel roulant.

Accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...)

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...) 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...), 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...). 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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...) 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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