Chemins de fer, rails et cours de triage de

Chemins de fer, rails et cours de triage de

Une voie ferrée est composée de cinq parties principales (le rail, les traverses, les organes de fixation, les ballasts et le soubassement) sur lesquelles roulent les trains. Les rails sont des tronçons en acier laminé, boulonnés ou soudés les uns aux autres pour former la surface de roulement des trains. La traverse, normalement en bois ou en béton, constitue l'élément transversal de la structure de la voie ferrée auquel le rail est rattaché. Elle fournit l'écartement adéquat et transmet les charges au ballast. Pour les traverses de bois, les organes de fixation sont des crampons fixés dans la traverse grâce à des trous percés dans une plaque de métal sur laquelle repose le rail. La tête des crampons retient le rail à sa base. Si les traverses sont en béton, le rail repose sur un coussinet de polymère et peut être fixé par différents systèmes brevetés de serrage. Le ballast se compose de pierres concassées étendues sur le soubassement pour maintenir le rail en place. Le soubassement, fait en général de terre de bonne qualité, assure la répartition du poids des rails pour garantir une base stable.

L'aiguillage est un dispositif qui permet aux trains de changer de voie. Le réseau ferroviaire peut être divisé en deux parties : les lignes et les cours de triage. La ligne est la surface de roulement de la voie ferrée. Une cour de triage est un ensemble de voies qui permet de former les trains, trier et garer les wagons, entretenir le matériel roulant et effectuer d'autres activités. Aux terminus importants, on utilise de grands faisceaux de triage pour faciliter le tri des wagons de marchandises. Souvent une butte de gravité se trouve à une extrémité du faisceau pour permettre aux wagons de rouler sous leur propre poids jusqu'aux voies appropriées afin de former des trains.

L'objectif au moment de la conception d'une voie ferrée est de choisir l'itinéraire qui offrira la combinaison la plus économique de coûts de construction et de dépenses d'exploitation. Il existe deux contraintes à un rendement efficace : les courbes et les déclivités. Les courbes limitent la vitesse et entraînent des coûts d'entretien élevés pour les voies et le matériel roulant. Les déclivités exigent des locomotives plus puissantes et entraînent une augmentation de la consommation de carburant et de l'utilisation des freins. Les itinéraires à voie unique sont aussi un important facteur de limitation du rendement à cause des retards encourus si les trains devant se rencontrer n'arrivent pas au lieu de croisement à l'heure prévue.

La circulation ferroviaire est régie par un système de signalisation. Dans la majorité des systèmes, l'élément de base est le canton, un tronçon de voie dont l'entrée est régie par des indicateurs à signaux, en général lumineux. Dans le cantonnement automatique à signaux lumineux, les signaux sont activés par la présence d'un train dans le canton ou par la position des aiguilles (l'aiguillage). Ce système permet de prévenir les collisions, mais il ne fournit pas le moyen d'autoriser les mouvements des trains, une limitation sérieuse dans le cas d'un chemin de fer à voie unique ou même à deux voies où des trains roulent à différentes vitesses. On peut surmonter ce problème par une commande centralisée de la circulation (CCC), au moyen de laquelle un répartiteur assigné à un panneau de contrôle peut activer l'aiguillage mécanique sur une certaine section de la voie et ainsi diriger les trains, qu'il s'agisse d'un croisement ou d'un dépassement. Le répartiteur peut aussi surveiller les dispositifs installés sur les rails pour détecter la surchauffe des coussinets de roues, la résistance de l'équipement, les bris de roue et la répartition de la charge. La commande d'itinéraire assistée par ordinateur peut être utilisée sur les lignes encombrées. La signalisation en cabine est une innovation qu'on retrouve dans certains pays. Grâce à des circuits de voies codés, le conducteur du train peut visualiser continuellement les signaux retransmis dans le poste de conduite. Cette signalisation comprend aussi le système de contrôle automatique de la marche des trains qui permet de diminuer automatiquement la vitesse de la locomotive ou de l'immobiliser si le conducteur ne répond pas. Le contrôle automatique de la marche des trains inclut en plus une unité de contrôle à bord qui calcule par ordinateur la distance de freinage des trains et surveille la vitesse des trains afin de maintenir une distance sécuritaire entre eux.