Machines à vapeur et chemin de fer





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date de publication01.11.2017
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Machines à vapeur et chemin de fer

Quelques dates.

En 1690, le physicien Denis PAPIN invente la première "machine" atmosphérique à vapeur. http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/dd/papinengine.jpg

James WATT, ingénieur écossais, qui en 1769 inventa la première machine à vapeur qui servira de principe à l'exploitation de son invention pour le chemin de fer, http://fr.questmachine.org/encyclopedie/illustrations/illustrations_articles/machine_a_vapeur1287076510.gif

On peut situer l’apparition de la première machine à vapeur en 1802, mais elle n'a pas vraiment bien marché http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/41/trevithick%27s_coalbrookdale_locomotive%2c_1803_%28british_railway_locomotives_1803-1853%29.jpg

La première locomotive à avoir fonctionné a été construite par un anglais, Richard TREVITHICK file:penydarren replica at nrm 01.jpg

mais il est communément admis que l’histoire du chemin de fer, comme moyen de transport, commence en 1813 avec STEPHENSON http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/0/01/puffing_billy_1862.jpg/284px-puffing_billy_1862.jpg

Quelques repères de la création du chemin de fer

Les roues étaient guidées dans des ornières, c'est vers la fin du 18ème  siècle qu'un ingénieur anglais, William JESSOP conçoit les rails destinés aux roues à boudin. file:roue ferro.jpg http://fr.questmachine.org/encyclopedie/illustrations/illustrations_articles/machine_a_vapeur1287076510.gif

C'est en 1813 que George STEPHENSON s'appuya sur ces deux inventions, (JESSOP et WATT) il construit une machine à vapeur à roue à boudin. C'est le début du chemin de fer moderne. file:stephenson\'s rocket drawing.jpg

Le génie humain se sert de la nature et de la technologie la plus moderne.

Le chemin de fer a tout d’abord été conçu grâce à l’exploitation technique de la vapeur qui permettait une traction mécanique. La machine à vapeur, à l’aide de la combustion du bois et du charbon, permettait de transporter sur des distances plus ou moins longues des marchandises et des voyageurs

Le principe du chemin de fer, toujours en exploitation de nos jours, est bien la création d’un chemin spécial permettant des circulations sur un réseau particulier. Tout d’abord sur bois, puis sur fer à gorges dans lesquelles se positionnaient les roues (mais trop d’accidents) est arrivé le rail en fer et la roue à boudin. Le boudin retient l’essieu grâce à ses boudins intérieurs qui guident la roue.

C’est grâce à ce rail fixé solidement sur des traverses en bois, elles-mêmes posées sur du ballast (pierres de 3 à 5 cm) que circulent la plupart des trains dans le monde. https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:and9gctuxztiz7itmsmhmu-gzcjkxrmkhpauuksowyix7a3qfwfsyluu

Pendant de longues années la traction à vapeur a été le seul moyen pour créer la force motrice. Avec l’arrivée du moteur à explosion et de l’électricité le développement de ce moyen de traction a modifié les conditions d’exploitations du chemin de fer.

Différents moyens de traction.

Vapeur : la force motrice est obtenue en chauffant de l’eau (comme une cocotte-minute) utilisée pour les trains de voyageurs et de marchandiseshttps://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:and9gctdsdpspuvkwpc6mwbanbnkv0-e9riedjj73flvvq1t27hzwbmn

Diesel : la force motrice est la même que celle des moteurs de camions et d’autobus utilisée pour les trains de voyageurs à petite capacité (autorail) http://cluster.editionsatlas.fr/uploads/bean/minisites/2720843120452523990/file_vignette_renaultabh.png

Diesel-électrique : la force motrice diesel sert est à faire tourner une génératrice électrique, l’électricité ainsi produite alimente des moteurs électriques. Trains de voyageurs et de marchandises. http://florent.brisou.pagesperso-orange.fr/cc72017.jpg

Electrique : la force motrice est captée directement à la source (caténaire) et transmise aux moteurs électriques par un (pantographe). Trains de voyageurs, TGV, trains de marchandises. http://www.hornbyinternational.com/3655/locomotive-electrique-bb-25500-de-la-sncf-cabines-longues-livree-verte.jpghttp://www.antiqbrocdelatour.com/les-anciens-trains-de-legende/images/la-rame-tgv.jpg

Aujourd’hui la plupart des trains utilisent cette force électrique qui permet une exploitation homogène des circulations, assurent un maximum de sécurité, ne créent pas de pollution sur l’environnement, permet l’exploitation en souterrain (tunnel sous la manche, les réseaux des grandes villes avec les TER et métro…)

Gérer la circulation des trains.

La circulation des trains a été règlementée pour éviter les accidents, aujourd'hui une signalisation particulière assure la sécurité de toutes les circulations ferroviaires.

Parce qu'un train a besoin de 1200m pour s’arrêter, le type de signalisation routière ne peut pas être utilisé. Le principe lumineux : vert/oranger/rouge est conservé mais, non plus lisible sur le même signal, mais sur des signaux distants de 1500m. Exemple : https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:and9gcsi3kgi0cwa_fcq28hz2w2pjdvvrp89ch8hko6e09ekjtbc9lpzvq

______vert______1500m________oranger_____1500m_____rouge__

Un train arrive à pleine vitesse au signal « oranger » il a donc 1500m pour s’arrêter en toute sécurité avant le signal rouge. Dès que le signal rouge repasse vert, il repart.

Ce système ne peut être valable pour les TGV qui roulent à 300km/h. La distance d’arrêt d’un TGV à 300km/h est de 3200m. Les techniques de transmission des données radio ont permis de prévoir la sécurité maximale des circulations à grande vitesse en installant des balises émettrices/réceptrices sur les TGV et réceptrices/émettrices sur la voie ferrée. Ce système programmé sur des ordinateurs est autogéré, en cas de besoin il peut être commandé d'un seul poste de régulation.

Principaux types de trains actuellement en service.

TGV. Vitesse d'exploitation : 320/300km. Composé de 1 ou 2 rames ou automotrices

Trains de Voyageurs : Vitesse d'exploitation : 220. 160. 140. Km/h

Grande Lignes. 1 ou 2 locomotives 17 voitures

Automotrices Diesel-électrique ou Electriques.

TER (Transport Express Régional) Vitesse d'exploitation : 160. 140 .120 km/h. Composé soit d'une locomotive Diesel-électrique ou Electrique.+ une rame voyageur de 4/8/10 voitures, ou d'automotrices Diesel-électriques ou Electriques.

Banlieue Parisienne. Vitesse d'exploitation 120 km/h. Composée d'automotrices électriques 4/6/8 voitures

Trains de messagerie : Vitesse d'exploitation 140. 120. 100 km/h. Locomotives Diesel-électrique ou électrique. Peut tracter 1800 Tonnes, max 52 wagons. Longueurs maxi 750m

Trains de marchandise : Vitesse d'exploitation 100. 80. 60 km/h. Locomotives Diesel-électrique ou électrique, peut tracter 3200 Tonnes. Longueur maxi 750m.

Les différents métiers et services de l’exploitation ferroviaire nécessitent des chapitres particuliers.

Le rail, la voie, les caténaires, les aiguillages, les roues, les voitures voyageurs, les wagons, (on dit voiture quand il s'agit de transport de voyageurs et wagon pour le transport de messagerie et marchandise) la signalisation, la régulation, l’exploitation du réseau de caténaires, l’entretien du matériel, la conduite de trains ; permettent dans un ensemble ou chacun a un rôle précis de faire circuler chaque jour des milliers de trains en toute sécurité en respectant les horaires.

Le record du monde de vitesse est détenue pas la France, le 3 avril 2007, une rame TGV pulvérisait le record du monde de vitesse sur rail, en atteignant 574,8 Km/h.

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