Matériel roulant

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Contrairement à une idée répandue, ce n'est pas l'apparition de la locomotive qui fût à l'origine du chemin de fer. Les premiers wagons sont apparus bien avant 1825, alors que certaines mines au XVIIIème siècle - et peut être même avant - possédaient des chemins dotés de deux caniveaux en bois, puis en fonte, pour faire rouler des wagonnets à l'origine poussés par l'homme, puis tirés par des chevaux. Cependant, un cheval tirant des wagonnets ne fait pas un train. Il va falloir attendre 1825 pour obtenir le premier vrai train tracté au monde, sur la ligne anglaise de Stockton à Darlington.

A partir de cette date, il convient de distinguer les deux groupes qui constituent le matériel roulant :
- d'une part le matériel roulant motorisé : locomotives, automotrices, autorails et ensembles indéformables;
- d'autre part le matériel roulant tracté : les voitures à voyageurs et les wagons de marchandises et de services.
Hier
Aujourd'hui
Matériel motorisé
Matériel tracté
Le matériel motorisé comporte des moteurs alimentés soit par électricité (caténaire) soit via un groupe diesel interne.
Le matériel tracté non-motorisé constitue la majeure partie du parc des entreprises ferroviaires
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Le matériel roulant motorisé
Le matériel roulant motorisé est, à l'inverse des wagons de marchandises et des voitures voyageurs, un matériel pouvant se déplacer grâce à une motorisation embarquée, comme n'importe quel véhicule routier. L'énergie nécessaire à la motorisation ferroviaire fût à l'origine le charbon, combustible du XIXème siècle qui précéda le pétrole et l'électricité au XXème siècle. De nos jours, l'énergie nécessaire au matériel roulant motorisé est soit, de l'électricité captée par une ligne aérienne, soit de l'énergie fossile dans un réservoir embarqué. Depuis peu, du matériel roulant bi-mode arrive sur le marché, pouvant rouler à la fois sur des voies électrifiées et terminer leur voyage sur des lignes non-électrifiées. Des matériels roulants munis de batteries commencent à apparaître aussi.

Le matériel roulant motorisé est ainsi divisé en quatre sous-groupes techniques : 
- les locomotives électriques
- les locomotives diesel
qui constituent les engins de traction sans voyageurs dont la chaîne de traction occupe toute la caisse de l'engin, et :
- les automotrices (électriques)
- les autorails (diesel)
qui constituent les éléments automoteurs qui embarquent des voyageurs et dont la motorisation se situe sous la caisse.

Le matériel roulant à grande vitesse ainsi que les rames pendulaires appartiennent au groupe des automotrices. La tendance actuelle en exploitation ferroviaire du XXIème siècle est d'utiliser en trafic voyageurs des automotrices et des autorails, tandis que la locomotive tractant des wagons reste le schéma type du train de marchandises.

>>> À lire : l'invention de la locomotive

Le matériel roulant tracté
Ce matériel a toujours besoin d'un engin de traction pour se mouvoir. Les wagons de marchandises sont apparus avant les voitures voyageurs. Au fur et à mesure des progrès de l'infrastructure, la charge des trains s'est fortement alourdie et les wagons eux-mêmes ont augmenté de volume. A l'origine posées sur deux ou trois essieux indépendants, les voitures voyageurs et les wagons furent progressivement dotés de bogies. Brevetés en 1812, les bogies prirent un essor considérable aux Etats-Unis dès les années 1830, mais n'apparurent en Europe que vers 1874. Les wagons et les voitures ont alors acquis des longueurs honorables. A partir des années 20 à 30, la plupart des voitures voyageurs sont dotées de bogies, et les dernières voitures à essieux disparaissent définitivement avec la seconde guerre mondiale.

De nos jours, les fiches UIC fixent la charge maximale admise sur infrastructure UIC à 22,5 tonnes par essieu. Cela conduit à optimiser la longueur des véhicules en fonction de leur charge utile. Les voitures voyageurs, légères, ont une  longueur standard de 26,40m qui garanti leur inscription dans toutes les courbes et sur tous les aiguillages d'Europe, bien qu'il y ait eu en Allemagne des voitures de 27,50m. Les wagons de fret, eux, ont une longueur dépendant de leur charge utile. Ainsi, les wagons à minerais ont une longueur faible vu le lourd tonnage embarqué, alors que les wagons porte-conteneurs ont une longueur supérieure vu le moindre poid des unités intermodales.

Les voitures voyageurs semblent avoir perdu leur monopole de jadis en étant supplantées depuis les années 90 par des rames indéformables à grande vitesse - TGV, ICE,... - mais aussi par la forte progression des automotrices sur les trafics locaux, régionaux et interurbains de parfois 200 à 300km.