Bogie des TGV Atlantique & TGV Réseau.
La rame repose sur 15 bogies pour le tgv /A et 13 bogies pour le TGV/R. la disposition des bogies porteurs et moteurs sont disposés comme suit :
Rame TGV/A : TGV/Réseau
Une motrice 2 bogies moteurs Une motrice 2 bogies moteurs
Rame 10 voitures 11 bogies porteurs Rame 8 voitures 9 bogies porteurs
Une motrice 2 bogies moteurs Une motrice 2 bogies moteurs
TGV A
TGV R
Le guidage des véhicules nécessite des liaisons entre les rails et les châssis de bogies, les châssis de bogies et les caisses de l’élément.
La liaison « rails-châssis de bogie moteur » est constituée par les organes de roulements qui comprennent : Les essieux montés, à fusées extérieures et roues monobloc, les boites d’essieux sont du type à « roulements à rouleaux côniques ». Les blocs sandwiches reliant les boites d’essieux au châssis de bogie, l’écrasement des silentblocs dans les courbes créé l’effort de rappel.
La liaison « rails-châssis de bogie moteur » est constituée par les organes de roulements qui comprennent : Les essieux montés, à fusées extérieures et roues monobloc, les boites d’essieux sont du type à « roulements à rouleaux côniques ».
Les articulations à silentblocs :
Chaque axe d’articulation relie le corps de la boite d’essieu au châssis de bogie porteur, l’écrasement des silentblocs dans les courbes créé l’effort de rappel du bogie dans l’axe de la voie.
La liaison du châssis de « bogie moteurs- caisse », est assurée par : Le pivot et la rotule :
Le pivot solidaire de la caisse par l’intermédiaire de silentblocs, assure la liaison avec le châssis de bogie par l’intermédiaire d’une rotule logée dans la traverse centrale du bogie. La rotule permet les oscillations de la caisse par rapport au bogie.
Les amortisseurs latéraux :
Un amortisseur hydraulique de chaque côté du bogie, fixé d’une part à la caisse et d’autre part au bogie, atténue les mouvements de lacet du bogie.
Un amortisseur transversal :
Un amortisseur hydraulique par bogie, fixé d’une part à la caisse et d’autre part au châssis de bogie, atténue les déplacements transversaux de la caisse.
Les butées :
Entre pivot et bogie, limitent les déplacements transversaux de la caisse.
La liaison de bogie porteurs extrême-caisse est assurée par : Le pivot d’entrainement caisse-bogie :
Le pivot, situé à la partie inférieure de la caisse assure la liaison avec le bogie, par l’intermédiaire d’un ensemble « palonnier- silentbloc-bielles d’entrainement ».
Les amortisseurs latéraux :
Un amortisseur hydraulique de chaque côté du bogie est fixé d’une part à la caisse et d’autre part au bogie, atténue les mouvements de lacets du bogie.
Les amortisseurs transversaux :
Un amortisseurs hydraulique de chaque côté du pivot, est fixé d’une part à la caisse et d’autre part au bogie par l’intermédiaire d’un longeron auxiliaire, atténue les mouvements transversaux de la caisse.
Butée :
Elles sont au nombre de 2, limitant les déplacements transversaux.
La liaison châssis de bogies intermédiaire-caisse est assurée par : L’anneau d’articulation
Le pivot :
Il est situé à la partie inférieure de l’anneau d’articulation assurant la liaison avec le bogie par l’intermédiaire d’un ensemble « palonnier-silentbloc-bielles d’entraînement ».
Les amortisseurs latéraux :
Un amortisseur hydraulique de chaque côté du bogie, fixé d’une part à la caisse et d’autre part au bogie, atténuant les mouvements de lacet du bogie.
Butée :
Elles sont au nombre de 2, limitant les déplacements transversaux.
La liaison caisse-caisse entre les remorques :
2 amortisseurs caisse-caisse hauts et 2 amortisseurs caisse-caisse bas, situés de part et d’autre de l’anneau d’articulation, reliant les caisses des remorques entre elles et atténuent les mouvements transversaux. Il est à noter que ces amortisseurs jouent également un rôle dans la suspension.
(schéma 9)
La suspension des véhicules nécessite des liaisons élastiques entre :
Il existe deux types de suspensions la première appelée « suspension primaire » et la seconde appelée « suspension secondaire ».
« suspension primaire », relie les organes de roulement et châssis de bogie,
« suspension secondaire », relie le châssis de bogie et la caisse.
La suspension des motrices est composée :
« suspension primaire » :
Est constituée par les ressorts hélicoïdaux (concentriques) s’appuyant au centre de chaque boite d’essieu.
Les amortisseurs de suspension primaire situé à côté des ressorts hélicoïdaux qui atténuent les mouvements verticaux du bogie.
« suspension secondaire » :
Est constituée par des ressorts hélicoïdaux,
Les amortisseurs verticaux fixés entre la caisse et le châssis de bogie qui atténuent les mouvements verticaux de la caisse et limitent le mouvement de galop.
La suspension des remorques est composée :
La suspension primaire des bogies extrêmes (schéma 12) et intermédiaires (schéma 13) sont constituées par des ressorts hélicoïdaux concentriques placés entre chaque boite d’essieu et le châssis de bogie.
Des amortisseurs verticaux (1 par boite d’essieu).
L’ensemble ressorts et amortisseurs atténuent les oscillations verticales du châssis de bogie.
« suspension secondaire » :
Bogie porteurs extrême (schéma 12) est constituée par :
Les coussins pneumatiques et les réservoirs (alimentés en air par la conduite principale).
2 amortisseurs verticaux.
L’ensemble coussins pneumatique et amortisseurs atténuent les oscillations verticales de la caisse.
Bogie porteur intermédiaire (schéma 13) est constituée par :
Des coussins pneumatiques et les réservoirs situés de part et d’autre du châssis de bogie et fixés entre l’anneau d’articulation et le châssis de bogie. (alimentés par la conduite principale)
Les barres de torsions.
Fixées sur le châssis de bogie, elles comportent à chaque extrémité un bras de levier relié à l’anneau d’articulation par l’intermédiaire de bielles de liaisons. Elles atténuent les oscillations de la caisse et limitent le mouvement de roulis.
(schéma 14)
2 amortisseurs « caisse-caisse hauts » et 2 amortisseurs « caisse-caisse bas »,
Situés de part et d’autre de l’anneau d’articulation, relient les caisses entre elles et atténuent les mouvements verticaux. Il est à noter que ces amortisseurs jouent également un rôle dans le guidage.
De plus un anneau « anti-gîte » reliant les parties supérieures de l’anneau mobile et de l’anneau fixe atténue les oscillations de l’anneau d’articulation
Transmission de, l’effort de traction :
Cette fonction nécessite des liaisons permettant de transmettre l’effort de traction :
* des moteurs de tractions aux roues,
* des roues aux châssis de bogies moteurs,
* des châssis de bogies moteurs au châssis de caisse des motrices,
* du châssis de caisse des motrices à l’ensemble de l’élément.
Liaison entre moteurs de traction et roues :
Les 2 moteurs de traction de chaque bogie moteur sont fixés sous la caisse. L’effort de traction de chaque moteur est transmis aux roues par l’intermédiaire :
d’un train d’engrenages d’un arbre de transmission, d’un pont moteur.
Train d’engrenages « réducteur »
Le train d’engrenage « réducteur » placé dans un carter solidaire du moteur contient : Un pignon calé sur l’arbre de l’induit moteur,
Une roue dentée intermédiaire,
Un pignon de sortie calé sur l’arbre de transmission.
Le carter de chaque réducteur contient l’huile nécessaire au graissage des engrenages et des paliers.
L’ensemble « moteur-réducteur » est fixé sous la caisse en 3 points munis de silentblocs pour absorber les vibrations.
Arbre de transmission « appelé tripode ».
Cet arbre de transmission télescopique comporte un dispositif coulissant « tripode ». il absorbe les variations de distances et de parallélisme entre le moteur et l’essieu engendrées par la suspension et l’inscription du bogie dans les courbes.
Pont moteur :
Le pont moteur est constitué d’un pignon et d’une roue dentée montés à l’intérieur d’un carter. Il prend appui sur :
Sur l’essieu correspondant par deux paliers solidaires du carter,
Sur le châssis de bogie par l’intermédiaire d’une bielle de réaction comportant une articulation élastique (silentblocs). Le carter contient nécessaire au graissage qui est réalisé par barbotage.
Liaison entre roues et châssis de bogie moteur.
Elle est réalisée par les boites d’essieux et les blocs sandwichs.
Liaison entre châssis de bogie moteur et châssis de caisse : Elle est réalisée par le pivot solidaire de la caisse.
Transmission de l’effort traction du châssis de caisse (motrice) à l’ensemble de la rame : Entre la caisse de la motrice et le remorque adjacente :
Soit par le crochet de traction et le tendeur d’attelage, Soit par les tampons.
Entre les caisses des autres remorques :
L’anneau mobile qui prend appui sur le dossier de caisse de la remorque par l’intermédiaire de 4 butées en caoutchouc. Un pivot solidaire de l’anneau mobile assure la liaison avec le bogie porteur par l’intermédiaire d’un ensemble palonnier et bielles d’entraînement montés sur silentblocs.
L’anneau fixe soudé sur le dossier de caisse de l’autre remorque et qui s’engage dans l’anneau mobile.
Le crochet d’attelage solidaire de l’anneau mobile.
Le galet fixé à la caisse sur laquelle s’appuie l’anneau mobile, qui vient se loger dans le crochet d’attelage.
L’anneau d’articulation permet en outre le passage entre les remorques, les déplacements d’une caisse par rapport à l’autre et les déplacements par rapports aux bogies.
Principe de fonctionnement de l’anneau d’articulation
Préparé à l’aide de documents de formation SNCF.
La rame TGV PSE comporte six bogies moteurs et sept bogies porteurs.
une motrice 2 bogies porteurs,
une voiture extrême 1 bogie moteur côté motrice,
6 voitures 7 bogies porteurs,
une voiture extrême 1 bogie moteur côté motrice,
une motrice 2 bogies moteurs.
Bogie Porteurs :
(schéma ci-dessous)Les bogies porteurs supportent l’anneau d’articulation par l’intermédiaire de deux grands ressorts qui constituent la suspension secondaire. Un amortisseur vertical par ressort complète la suspension. Ce type de suspension est la même technique du ressort présente sur les voitures « Corail », elle devra être remplacée par la suite par suite de vibration
Bogie moteurs :
Les bogies moteurs ont une suspension secondaire composée de deux ressorts hélicoïd aux travaillant en parallèle, chacun de ces ressorts travaille en série avec deux sommiers élastiques (l’un en haut, l’autre en bas de chaque ressort).
Les moteurs de traction ne sont pas fixés sur le châssis de bogie mais sur la caisse des motrices et des voitures extrêmes. Schéma ci-dessous
Liaison entrainement Caisse/ bogie :
La liaison entraînement caisse / bogie est réalisée par un système mécanique formé d’une broche en T avec un palier élastique. Une rotule est installée dans le châssis de bogie, la broche pouvant coulisser dans la rotule, sans graissage, grâce à un fourreau autolubrifiant.
La transmission « tripode longuement testée par la Z 7001 « appelée ZEBULON » est reconduite. Il est à noter que les trois engrenages du réducteur primaire sont à taille hélicoïdale de manière à diminuer les bruits de transmissions.
La bielle de réaction du pont moteur est équipée d’un dispositif de détection de balourd ou de rupture de la transmission.
Liaison entre remorque et bogie : Anneau d’articulation :
Modification de la suspension primaire ressort vers une suspension pneumatique : voir ci-dessous :
Dès 1986 une importante modification a dû être réalisée sur la suspension des bogies.
La première modification importante à concerné les bogies (suspension des remorques. Après les essais réalisés sur la rame 10, la première rame traitée est la rame n°94 en avril 1986 et toutes les autres rames subissent la modification entre 1986 et 1990 procurant un confort tout a fait satisfaisant à grande vitesse.
La suspension du TGV 001 avait été soigneusement étudiée tant au niveau du confort voyageur, que de sa pertinence pour un bogie à grande vitesse, et à sa non agressivité vis-à-vis de la voie. Certains la trouvait un peu trop sophistiquée et sujette à problèmes (risque de fuite) avec ses coussins pneumatiques ; d’autant qu’un phénomène inexpliqué, avec le temps, la rendait plus dure (une entré d’eau des toilettes, dans le circuit pneumatique de suspension (un joint manquant d’étanchéité) provoquait au fil du temps un durcissement des coussins pneumatiques, l’eau prenant la place de l’air en diminuant son volume d’air). Devant l’imminence du choix à faire pour les rames de présérie, et comme à l’époque les premières voitures Corail avec leur bogie à gros ressorts donnaient toute satisfaction en matière de confort, la transposition semblait aux yeux de certains évidente pour le nouveau TGV.
Seulement une voiture voyageurs à deux bogies et porte-à-faux de chaque côté de ces derniers, ne répond pas aux mêmes caractéristiques que les remorques TGV (absence de porte-à-faux, point d’appui des suspensions au-delà du châssis, articulation à rotule). Si bien que la fréquence propre des ressorts et celle des châssis de caisse, entraient en vibrations. Ces dernières étaient constamment entretenues d’un bout à l’autre de la rame par l’intermédiaire des rotules, créant un couplage vibratoire.
Ces vibrations commençaient, à tourner à la catastrophe commerciale, à la clientèle, notamment celle de 1ère classe, déplorant avec véhémence de ne pas pouvoir écrire en roulant, ni de consommer dans des conditions acceptables les repas pris à la place. Inutile d’évoquer les verres de vin renversés, les costumes tachés…… dans le milieu technicien, certains parlaient de « Parkinson » pour évoquer le problème. Malgré l’interposition de sommiers élastiques afin de rendre la suspension transversale plus souple, le phénomène restait présent.
Ce constat navrant, apparu dès les premiers tours de roues de la rame TGV 01, désolait particulièrement le Directeur Général de la SNCF de l’époque. C’est alors que l’on se tourna dès l’année 1979 vers les bureaux de DEMT (Direction des Études du Matériel et de la Traction) où quelques voix avaient, dès l’origine suggéré une suspension pneumatique.
Le feu vert leur est donné pour étudier un tel système. La suspension pneumatique dite « R15 » (Suspension sommaire et prototype, constituée entre autres avec des coussins de Z6400 appliquée pour démonstration de validité sur la R5 de la rame 01), apparaît alors sur les planches à dessin et est rapidement mise en œuvre par les ateliers de Bischheim.
La démonstration impressionne. L’accord est donné pour finaliser l’étude et mettre au point une suspension pneumatique en vue de remplacement général de celle défaillante. Toutefois l’exercice est difficile pour ces visionnaires qui avaient eu raison trop tôt, car il leur faut résoudre plusieurs difficultés :
Maîtriser la flexibilité transversale caisse-bogie, rechercher la hauteur idéale du plan de suspension, tout en assurant l’amortissement caisse-bogies,
Trouver le matériau approprié pour la membrane pneumatique, offrant le minimum d’hystérésis et une flexibilité suffisamment importante : là ils feront appel au manufacturier allemand de pneumatiques » Continental », qui après une collaboration exemplaire avec la SNCF, préconisera un caoutchouc synthétique néoprène fabriqué par « Dupont de Nemours » : de nombreuses configurations ont été essayées.
Ces problèmes jugulés, la nouvelle suspension pneumatique est prête. Seuls les amortisseurs antilacets entre bogie et- caisse sont conservés de l’ancien dispositif. L’adoption d’amortisseurs longitudinaux intercaisses adaptés haut et bas a permis la suppression des amortisseurs verticaux et transversaux entre caisses et bogies, indispensables à une
suspension classique à ressorts, mais nuisibles à la qualité vibratoire en raison des « courts-circuits » qu’ils provoquent.
La nouvelle suspension a été testée et mise au point sur la rame 10 du TGV / PSE dans toutes les configurations susceptibles d’être rencontrées en service commercial (Rame peu chargée, ou à pleine charge, roues neuves ou à limite de reprofilage (450 000km), lignes nouvelles, lignes classiques etc …..). Les multiples essais à grande vitesse ont montré que cette suspension offrait une marge importante par rapport aux vitesses commerciales pratiquées
aujourd’hui, ce qui est vérifié lors du record du monde avec la rame TGV/A n° 352 et rame TGV POS n°4402.
L’excellence de cette nouvelle suspension, alliée au concept de rame articulée, va désormais constituer la référence du système <tgv et sera reconduite sur les autres générations de matériel. Une évolution sera à noter sur les rames TMST : le réservoir d’air en acier sera désolidarisé de l’anneau caoutchouc : pour une question d’allègement, ce réservoir sera fabriqué en aluminium sur les bogies Duplex.
Source « Le Grand Livre du TGV » publié par La Vie Du Rail » écrit par Claude Soulié et Jean Tricoire.
