Les essieux
Dans tout parcours autre que la ligne droite, il y a un problème dans les systèmes mécaniques. Tout le monde sait, ou a entendu parler du différentiel de sa voiture. Ce dispositif permet de surpasser la différence de longueur parcourue par la roue intérieure et la roue extérieure d'un même essieu, dans un trajet courbe.
D'une manière générale, les véhicules ferroviaires ont des essieux monoblocs, et il a bien fallu trouver un moyen pour remplacer le différentiel. Les lois simples de la physique donnent la réponse. La roue extérieure à la courbe doit avoir un diamètre plus grand, puisqu'elle parcourt plus de chemin. Dans cette courbe, la force centrifuge déplace cette roue vers l'extérieur. Partant de ces principes, il suffisait de dessiner une plage de roulement qui possède plusieurs diamètres différents, selon la position de l'essieu sur le rail. En voici une coupe schématique simplifiée.
Les personnes qui habitent près d'un centre de triage ou de manoeuvre se plaignent souvent du bruit des essieux. En fait, à faible vitesse, la force centrifuge n'est pas suffisante pour déplacer l'essieu vers l'extérieur, et les différences de la plage de roulement ne jouent pas leur rôle. Dans les courbes serrées des voies de manoeuvre, il y a donc une roue de l'essieu qui est obligée de glisser sur le rail. Pour certains wagons lourds, ce phénomène peut être bruyant.
Nous savons donc maintenant comment les essieux s'inscrivent dans les courbes. Mais ce système a révélé un inconvénient. Le boudin de la roue extérieure s'use anormalement, car il "s'affûte" sur l'intérieur du rail. Les techniciens appellent ceci un boudin tranchant. Pour éviter ce problème, on a simplement placé sur les locomotives des graisseurs de rail, qui pulvérisent automatiquement de l'huile sur l'intérieur du rail concerné.
Une roue peut-être monobloc ou à bandage. Le bandage est une pièce rapportée sur laquelle est usinée la plage de roulement. Il est emmanché à chaud sur une jante, et possède une agraffe de sécurité. En cas d'anomalie, si ce bandage chauffe trop, il peut "tourner". Dans certains cas extrêmes, il peut aussi casser. C'est ce qui a conduit la SNCF à équiper tous ces trains rapides de roues monoblocs, depuis longtemps !. Cette mésaventure, grave et dangereuse, est malheureusement arrivée au concurrent allemand du TGV, l' ICE, qui est sorti des voies et à heurté un pont.
Dans les chemins de fer français, les essieux font l'objet d'une surveillance constante. Sur les engins à grande vitesse, la bonne tenue sur le rail dépend de l'usure et de l'usinage des plages de roulement, qui sont réusinées fréquemment. La sécurité et le confort sont à ce prix.Les boites d'essieux
Le véhicule repose sur l'essieu par l'intermédiaire d'une boite d'essieu. Chaque essieu comporte deux fusées, qui permettent la mise en place de ces boites.
Jadis, les boites d'essieu comportaient des coussinets qui frottaient sur la fusée, graissés par des systèmes à huile. Ce dispositif existe toujours, et il est très fiable. Mais la mise en oeuvre et la maintenance de ces boites n'ont pas résisté au déferlement des roulements à rouleaux, beaucoup plus fiables et présentant moins de résistance au déplacement.
Mais le modernisme a aussi son revers. Les boites à coussinets victimes de défaillances permettaient encore de rouler à faible vitesse, le temps nécessaire pour évacuer sans risque le véhicule incriminé. Le bronze et le métal blanc des coussinets, même avariés, ne présentaient pas de danger immédiat pour la fusée en acier de l'essieu. Les incidents pouvant se produire sur les boites à rouleaux sont beaucoup plus rares, mais les conséquences peuvent être plus graves. En effet, dans ce type de boite, les rouleaux avariés peuvent casser. Ces rouleaux, en acier très dur, se comportent alors comme des outils de tour, et sont capables de couper la fusée de l'essieu si rien n'est fait immédiatement. Les incidents sur une boite d'essieu, se traduisent par une augmentation de la température, faible d'abord, et qui peut être très élevée ensuite.
Les voies de chemins de fer sont munis de dispositifs qui analysent à intervalles réguliers, la température des boites d'essieux qui passent devant eux. Ces dispositifs de surveillance sont couplés à la signalisation. Le train incriminé sera stoppé immédiatement en cas de problème grave, et il appartiendra au conducteur de ce train de déterminer l'importance du problème, et d'y apporter une solution appropriée. Si une boite d'essieu est effectivement anormalement chaude, cette situation conduira invariablement le conducteur à se séparer de l'élément avarié.