Les trains ont des roues coniques pour pouvoir tourner

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Les roues de train ne sont pas cylindriques, mais coniques. Le train ne disposant pas de différentiel permettant aux roues d’avoir des vitesses de rotation différentes lors d’un virage, les roues coniques permettent au train de prendre des virages en « coulissant » latéralement.

Tout se passe comme si les roues avaient des rayons différents lors des virages : la vitesse de rotation étant la même, la roue à l’extérieur du virage a donc une vitesse plus élevée que celle à l’intérieur, ce qui permet au train d’effectuer des virages.

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a écrit : Excellent, je n'ai utilisé cette courbe que par rapport aux intégrales de Fresnel, en optique ondulatoire.
C'est toujours amusant de retrouver les mêmes outils mathématiques dans différentes parties de la physique. Sur les routes aussi : pour pas que les automobilistes aient à tourner le volant d'un coup ! Mon prof de physique avait expliqué ça simplement en disant que ce n'est pas la courbure qui doit être constante mais la variation (c'est à dire la fonction dérivée en mathématiques) de la courbure qui doit être constante pour qu'on puisse la suivre avec un mouvement régulier du volant.

Pour une explication sur le différentiel je vous conseil la chaîne Vilebrequin sur YouTube !

Enfin, un Vultech sur le différentiel...

a écrit : On pourra trouver la réponse à beaucoup de questions soulevées par ce principe de roues coniques des trains dans cet article : fr.wikipedia.org/wiki/Rail

On y apprend notamment que :

- L'avantage de ce profil conique et le fait qu'il se centre tout seul pour choisir la meilleure trajectoire dans les courbes n'est pas une découverte récente et n'a même pas eu à attendre l'invention du chemin de fer : les gaulois avaient déjà constaté que les tonneaux se centraient tout seuls quand on les faisait rouler sur deux poutres et ils utilisaient ce principe pour les déplacer ! Mais les tonneaux ont quand même un peu de mal à trouver le chemin le plus court et ils ont tendance à louvoyer (ou faire des lacets) ce qui était un peu gênant sur les premiers trains avant qu'on trouve des solutions à ce problème.

- Les rails sont légèrement inclinés vers l'intérieur pour s'adapter au profil conique des roues, et du coup les roues sont adaptées aussi à cette inclinaison du rail. Mais cette inclinaison est différente selon les pays ! Par exemple elle est de 1/20 en France, Belgique, Italie et Espagne et 1/40 en Allemagne, en Suisse et en Europe centrale ! Ce qui pose des problèmes pour les trains qui doivent franchir les frontières (en plus des écartements différents et du sens de circulation qui peut également être différent ! Mais cet article ne dit pas si l'inclinaison est aux normes allemandes, comme le sens de circulation, en Alsace et dans une partie de la Moselle...). Cette inclinaison permet notamment de réduire l'usure, et le louvoiement de l'essieu.

- Pour éviter encore davantage ce louvoiement de l'essieu, qui pouvait être inconfortable et ne permettait pas de circuler à grande vitesse, on monte les essieux par deux dans un châssis sur lequel est posé la caisse de la voiture, ou du wagon, ça s'appelle un bogie ; les louvoiement des deux essieux se compensent parfaitement et le centre du bogie file parfaitement droit. C'est ce qui a permis d'atteindre de grandes vitesses sans problème (près de 600 km/h pour un TGV dans le cadre d'un test).

- Pour que l'essieu puisse bien trouver sa trajectoire en jouant sur cet effet de cône, les rails sont posés légèrement plus écartés dans les virages.

- Les virages sont parfois très serrés sur les voies de tramways puisqu'ils suivent les rues, alors c'est souvent plus simple de poser les rails à plat et de faire circuler les tramways sur des roues cylindriques. C'est pourquoi on entend les tramways crisser dans les virages ! Et même pour les tramways qui ont des roues coniques, ils crissent quand même dans les virages les plus serrés. Pour éviter que ça crisse quand même trop fort, on arrose la voie, ou on graisse le boudin (le coté de la roue qui empêche le déraillement quand il vient à toucher le côté du rail et qui frotte donc très fort dans les virages si la roue a tendance à aller tout droit car le cône n'est pas assez prononcé) ou on utilise des rails plus durs qui vont mieux glisser et moins s'user... Afficher tout Très instructif ce commentaire, merci beaucoup.
Mon sujet de bac Pro en étude et définition de produits industriels portait justement sur les roues des voitures d'un train (je savait s bien qu'un jour je pourrais le placer quelque part).

Les roues bien qu'étant en fonte (pour leur plus grande partie) résistent très bien aux écarts de températures et aux énormes forces qui y sont appliqués, toutefois aussi étonnant que cela puisse paraître elles ont tendance à se déformer et devenir ovales, les trains ne roulent pas H24 et au stationnement le poids s'applique toujours aux mêmes endroit pour de longues heures.
Le sujet du BAC était de concevoir un outillage spécifique adapté, pour soulever une voiture et usiner les roues.

A quand le vultech sur le différentiel, telle est la question …

Je n ai pas bien compris l anecdote dans un premier temps, mais la vidéo est incroyable. Comme quoi des fois mieux vaut un bon dessin ( video) qu un long discours. En fait souvent même.

a écrit : On peut remarquer ici qu'il y a bien un axe de révolution pour les roues et que ce n'est pas la même chose qu'un axe de rotation. L'axe de révolution d'un solide c'est l'axe de symétrie selon lequel il est construit, et l'axe de rotation c'est l'axe autour duquel il tourne effectivement. Pour la baguette d'une majorette, ces deux axes sont perpendiculaires. Pour une came d'un arbre à cames, l'axe de révolution de la came et l'axe de rotation de l'ensemble de l'arbre à cames sont parallèles et séparés par une certaine distance (je prends l'exemple d'un arbre à cames dont les cames seraient bien cylindriques, en pratique elles ont souvent une forme allongée dans le moteur de votre voiture). Heureusement pour les roues d'un train en fonctionnement, l'axe de révolution et l'axe de rotation sont confondus sinon il y aurait des secousses dans le wagon ! Donc on pouvait dire tout simplement l'axe de rotation des roues, mais ça aurait été moins instructif. Afficher tout Tu fais l'amalgame entre des notions de conception/fabrication et le vocabulaire usuel.

Un axe de révolution ou de rotation c'est la même chose dans le langage usuel et dans les exemples que tu cites.

Un objet distant effectue une révolution autour de son axe de rotation. Si l'objet est centré sur l'axe il effectue simplement une rotation.

Les cames d'un arbre effectuent une révolution autour de l'axe de rotation de l'arbre. Pour autant l'axe de rotation de l'arbre et celui de révolution des cames sont identiques.

Le fait que lors de la conception de la pièce on utilise une fonction de révolution centré sur un axe distant de celui de l'arbre, c'est autre chose. La fonction s'appelle "révolution" parce qu'on fait tourner un objet distant autour d'un axe pour construire un cercle, une surface ou un cylindre.

Si on revient au sujet de l'anecdote, l'essieu d'un Bogie est une pièce de révolution parfaitement centré sur son axe de rotation, toutes les surfaces sont concentriques donc si on parle de révolution c'est juste un synonyme de rotation.

a écrit : Tu fais l'amalgame entre des notions de conception/fabrication et le vocabulaire usuel.

Un axe de révolution ou de rotation c'est la même chose dans le langage usuel et dans les exemples que tu cites.

Un objet distant effectue une révolution autour de son axe de rotation. Si l'objet est centré sur l'axe il effectue simplement une rotation.

Les cames d'un arbre effectuent une révolution autour de l'axe de rotation de l'arbre. Pour autant l'axe de rotation de l'arbre et celui de révolution des cames sont identiques.

Le fait que lors de la conception de la pièce on utilise une fonction de révolution centré sur un axe distant de celui de l'arbre, c'est autre chose. La fonction s'appelle "révolution" parce qu'on fait tourner un objet distant autour d'un axe pour construire un cercle, une surface ou un cylindre.

Si on revient au sujet de l'anecdote, l'essieu d'un Bogie est une pièce de révolution parfaitement centré sur son axe de rotation, toutes les surfaces sont concentriques donc si on parle de révolution c'est juste un synonyme de rotation. Afficher tout Je ne fais pas un amalgame, j'explique ce qu'est un axe de révolution en geometrie. C'est la même chose dans le vocabulaire usuel et c'est facilement illustré par la différence entre une rotation et une révolution pour une planète par exemple. Je faisais simplement remarquer que l'auteur du commentaire auquel je répondais aurait pu dire plus simplement l'axe de rotation mais que ce n'est pas faux de dire l'axe de révolution puisque dans le cas d'un essieu de train ces deux axes sont confondus.

a écrit : Je ne fais pas un amalgame, j'explique ce qu'est un axe de révolution en geometrie. C'est la même chose dans le vocabulaire usuel et c'est facilement illustré par la différence entre une rotation et une révolution pour une planète par exemple. Je faisais simplement remarquer que l'auteur du commentaire auquel je répondais aurait pu dire plus simplement l'axe de rotation mais que ce n'est pas faux de dire l'axe de révolution puisque dans le cas d'un essieu de train ces deux axes sont confondus. Afficher tout Tu expliques "qu'il y a bien un axe de révolution pour les roues et que ce n'est pas la même chose qu'un axe de rotation".

Tu expliques ensuite que "l'axe de révolution d'un solide c'est l'axe de symétrie selon lequel il est construit, et l'axe de rotation c'est l'axe autour duquel il tourne".

Alors que concrètement les axes de rotation et de révolution sont rigoureusement identiques. On parle de révolution pour un objet distant de l'axe (point de contact roue/rail). On parle de rotation pour un objet centré sur l'axe (les roues/l'essieu).

Et les notions de conception/construction ne sont pas pertinentes dans cette discussion.

a écrit : Tu expliques "qu'il y a bien un axe de révolution pour les roues et que ce n'est pas la même chose qu'un axe de rotation".

Tu expliques ensuite que "l'axe de révolution d'un solide c'est l'axe de symétrie selon lequel il est construit, et l'axe de rotation c'est l'axe autour duquel il tourne".

Alors que concrètement les axes de rotation et de révolution sont rigoureusement identiques. On parle de révolution pour un objet distant de l'axe (point de contact roue/rail). On parle de rotation pour un objet centré sur l'axe (les roues/l'essieu).

Et les notions de conception/construction ne sont pas pertinentes dans cette discussion. Afficher tout Ce n'est pas une notion de conception c'est une notion de géométrie et c'est pertinent car c'est la seule raison de parler d'un axe de révolution pour l'essieu du train. Et c'était l'objet de ma remarque de souligner et d'expliquer le caractère inhabituel de l'emploi de ce mot. Tu viens d'ailleurs de dire toi-même qu'on parle habituellement plutôt de rotation dans ce cas. En revanche c'est faux de parler de révolution, comme tu le fais, pour le point de contact roue/rail : ce point de contact suit le rail et décrit une droite dans les portions droites ou une courbe dans les portions courbes de la voie ferrée. Je pense que la plupart des lecteurs que ça intéresse ont compris mes explication et que je vais pouvoir en rester là.

a écrit : Ce n'est pas une notion de conception c'est une notion de géométrie et c'est pertinent car c'est la seule raison de parler d'un axe de révolution pour l'essieu du train. Et c'était l'objet de ma remarque de souligner et d'expliquer le caractère inhabituel de l'emploi de ce mot. Tu viens d'ailleurs de dire toi-même qu'on parle habituellement plutôt de rotation dans ce cas. En revanche c'est faux de parler de révolution, comme tu le fais, pour le point de contact roue/rail : ce point de contact suit le rail et décrit une droite dans les portions droites ou une courbe dans les portions courbes de la voie ferrée. Je pense que la plupart des lecteurs que ça intéresse ont compris mes explication et que je vais pouvoir en rester là. Afficher tout C'est toi qui parle d'axe de fabrication.. ça n'a rien a voir. Mais bon je te laisse dans le déni je sais que t'es incapable d'admettre que ton explication était foireuse ^^

a écrit : C'est toi qui parle d'axe de fabrication.. ça n'a rien a voir. Mais bon je te laisse dans le déni je sais que t'es incapable d'admettre que ton explication était foireuse ^^ Je laisse les lecteurs juger quelle explication était foireuse, maintenant que tu as donné ta propre explication, ils devraient être capables de juger par eux-mêmes.

a écrit : Je laisse les lecteurs juger quelle explication était foireuse, maintenant que tu as donné ta propre explication, ils devraient être capables de juger par eux-mêmes. On vote ?

J'ai l'impression que vous avez raison tous les deux, mais cela n'engage que moi.

a écrit : C'est le point d'appui de la roue sur le rail qui a une vitesse angulaire différente (c'est important de le préciser). Non, la vitesse angulaire est identique en tout point de l'essieu (axe + roue).