Datant de leur invention en 1804, les trains ont été un mode de transport vital depuis des siècles. Ils sont parmi les meilleures inventions de la révolution industrielle et inaugurés dans une nouvelle ère. Les locomotives à vapeur ont régulièrement remplacé les trains de wagon tirés de cheval les précédant par leur capacité à déplacer de lourdes charges de passagers et de précieuses cargaisons à travers le terrain à des vitesses rapides en utilisant leur puissance brute. Se roulant avec l'avancement de la technologie moderne, le train tel que nous le savons a connu de nombreux changements dans la conception au fil des ans. L'un de ses éléments de conception les plus importants est peut-être sa roue.
Avez-vous déjà remarqué que les roues d'un train ont une forme conique unique? Vous pourriez penser que c'est un choix purement esthétique. Et bien qu'il puisse prêter à l'apparence générale du train, la forme des roues joue un rôle crucial dans le fonctionnement du train, ce qui lui permet de naviguer en toute sécurité et en douceur sur le chemin de fer. Si ce n'était pas pour la fonction de conception intelligemment conçue de la roue, le puissant train pourrait se dérouler tout de suite.
L'accord avec la roue conique
La roue conique est un exploit innovant de l'ingénierie qui aide le train avec deux choses principales: naviguer dans les courbes et rester sur la piste. Pour comprendre comment fonctionnent les roues coniques, il est important de comprendre pourquoi les roues rondes ne fonctionnent pas. Bien que la navigation sur une piste droite puisse fonctionner assez bien, essayer de diriger un train avec des roues rondes sur un chemin de fer incurvé poserait un défi, entraînant probablement la déraille du train. En effet, les roues rondes n'ont pas de force égocentrique pour les garder alignées sur la piste, en particulier lors de la navigation des courbes.
Contrairement aux roues rondes ou cylindriques, la forme conique des roues de train crée une force égocentrique. Le facteur clé est que les deux côtés de la roue sont de diamètre différents, permettant au point de contact entre la roue et la piste de se déplacer naturellement avec le mouvement du train. Au fur et à mesure que le train tourne, le plus grand côté de la roue entre en contact avec la piste et prend en charge son poids, tandis que la plus petite portion se déplace légèrement plus rapidement et permet à la roue de se déplacer dans le sens de la courbe. (Si vous avez du mal à imaginer cela, regardez la vidéo YouTube ci-dessus pour obtenir un visuel plus clair sur la façon dont cela fonctionne). Essentiellement, si ce n'était pas pour la conception conique de la roue, soutenant le mouvement et la stabilité en douceur sur la piste, le risque d'un accident de train mortel augmenterait considérablement.
Trouver l'évolution des roues de train
Les roues de train n'étaient pas toujours coniques. Lorsque le transport des trains était encore nouveau au début du 19e siècle, les roues étaient cylindriques et en fonte. Impacu par le poids du train – rendu encore plus lourd lorsqu'il était rempli de grandes charges de cargaison – les roues étaient sujettes à la rupture, suscitant le besoin d'un matériau plus fort. À partir des années 1830, les ingénieurs ont commencé à remplacer la fonte par du fer forgé, qui a beaucoup mieux résisté à long terme. À la fin du XIXe siècle, ils ont fait le passage à l'acier, un matériau encore plus fort qui a accueilli le poids et la vitesse croissants des trains.
En dehors de ce dont ils ont été faits, la forme des premières roues de train a provoqué un autre problème commun: les oscillations. En raison de la forme cylindrique de la roue, à mesure que le train tournait, il se balançait d'un côté à l'autre. Cela a inspiré l'utilisation de la roue à bride. Inventée par les Anglais William Jessup en 1789, la roue à bride a été construite à l'origine pour les trains de wagons de la journée, les aidant à saisir les rails avec leur design à bilan innovant. L'ajout de l'élément à bride pour les roues de train a mis un arrêt à l'observation, garantissant la stabilité globale du train sur la piste.
Elaborant plus tard sur la conception des roues à bride, le pionnier du chemin de fer George Stephenson a mis en œuvre l'utilisation de la roue conique en 1814. Cela a révolutionné la façon dont les trains ont navigué sur le chemin de fer. À ce jour, les roues coniques sont un incontournable de la conception de la locomotive, permettant aux trains de se promener en douceur et de rester sur la bonne voie.
