Maintenir les trains à grande vitesse sur la bonne voie

José Luis López Gómez, inventor of a high-speed train guidance system

Lauréat du Prix du public

José Luis López Gómez, inventeur d’un système de guidage pour trains à grande vitesse

Il est tentant de s'assoupir dans un train à grande vitesse qui vous berce doucement - au mépris de vitesses affolantes dépassant les 300 kilomètres à l'heure. Alors qu'ils filent comme des bolides de Formule 1 ou des avions au décollage, une technologie sophistiquée permet de stabiliser ces trains dans les courbes franchies à grande vitesse et offre aux passagers un voyage confortable et sûr.

L'un des pionniers de cette technologie de guidage et de stabilisation est José Luis López Gómez, ancien Directeur technique de la société espagnole de construction de matériel ferroviaire Patentes Talgo. Son invention, brevetée auprès de l'OEB en 2007, garantit que les roues d'un train restent collées à la voie et conservent à tout moment une position optimale sur les rails.

López Gómez a passé plus de quarante années à perfectionner la technologie ferroviaire de Talgo, et a bâti un imposant portefeuille de brevets fort de concepts innovants qui ont contribué à la réussite de la conception unique des trains Talgo. Sa ‘méthode d'optimisation du guidage des véhicules ferroviaires' fait partie des réalisations dont il est le plus fier.

Franchir toutes les montagnes

Les régions montagneuses et leurs nombreuses courbes représentent un défi pour les trains à grande vitesse. En Espagne, pays très montagneux, cet inconvénient a été transformé en avantage par Talgo. Ses trains arborent une conception assez peu conventionnelle, mais très efficace : plutôt que d'être reliées par un essieu, leurs roues sont montées individuellement.

Cette construction unique rend non seulement les trains Talgo plus légers, mais elle abaisse également leur centre de gravité, ce qui leur permet de franchir plus facilement les courbes à grande vitesse en toute sécurité.

Pour améliorer encore cette conception unique, López Gómez a proposé toute une série d'innovations grâce auxquelles les wagons et les roues des trains Talgo s'adaptent automatiquement à la pente des courbes et les passagers ne se rendent même pas compte des forces importantes tirant sur le train lorsqu'il tourne à grande vitesse.

Le système de López Gómez utilise la force centrifuge pour pousser le wagon vers l'extérieur de la courbe. Il détecte l'endroit et le moment où la voie tourne et réaligne la position du train en conséquence. Le voyage n'en est que plus agréable pour les passagers, et les trains Talgo peuvent rouler 33 % plus vite sur les portions courbes.

Etablir le contact avec la voie

S'appuyant sur la réussite de son système pendulaire, López Gómez s'est ensuite intéressé à la façon dont les roues des trains Talgo s'adaptent à la voie. Les techniciens du transport ferroviaire savent depuis longtemps que la ‘jonction roue-rail' - le point de contact entre la roue et le rail - est non seulement responsable d'une usure importante des roues et des rails, mais est également essentielle à la stabilité d'un train.

Quand elles touchent le rail, les roues d'un train forment une petite empreinte elliptique, ce qui réduit sensiblement le frottement. Contrairement à un pneu de voiture qui laisse une empreinte plate sur la route sur toute la largeur de sa bande de roulement, la roue d'un train présente un diamètre plus petit à l'extérieur qu'à l'intérieur. Cette forme légèrement conique minimise la surface de contact avec la voie tout en permettant aux roues de franchir une courbe sans glissement ni écrasement.

Dans une courbe, les roues extérieures doivent parcourir une distance légèrement plus grande que les roues intérieures. Grâce à leur forme conique et au diamètre plus petit de leur bord extérieur, les roues extérieures parcourent cette distance supplémentaire en tournant idéalement à la même vitesse de rotation que les roues intérieures.

Une nouvelle façon de guider les roues d'un train

L'innovation de López Gómez, brevetée auprès de l'OEB en 2007, optimise ce mouvement en mesurant précisément la vitesse de rotation de la roue, puis en calculant exactement la partie de la roue qui est en contact avec le rail. à l'aide de ces informations, le système de suspension pendulaire du train maintient le point de contact optimal.

Cette technologie est particulièrement utile quand un train aborde ou sort d'une courbe, cas pour lesquels les technologies existantes n'ont pas été capables d'améliorer le contact entre la roue et le rail de manière à rendre les voyages en train plus sûrs et plus confortables.

Bien que ce système ne soit pas encore entièrement déployé, il fonctionne déjà sur quelques trains d'essai - avec des résultats encourageants. Les essais permettent de délimiter la zone optimale de la roue et du rail lorsqu'ils viennent en contact l'un avec l'autre. Le système évite les bruits de grincement, limite l'usure et améliore sensiblement le confort du voyage.

Talgo - armé pour le marché mondial

Le premier train Talgo a été construit en Espagne en 1942 et a établi de nombreux records de vitesse. Depuis, la société a fabriqué de nombreuses générations de trains déployés en Espagne et dans le monde entier. Un système de changement d'écartement automatique permet aux trains Talgo de passer du réseau espagnol avec un écartement des voies de 1668 millimètres aux autres réseaux (la norme européenne est de 1435 mm) en quatre secondes maximum par essieu.

Cette capacité, que López Gómez a contribué à développer, a été pour beaucoup dans le succès de la société à l'étranger. Les trains Talgo roulent également en France, en Suisse, en Italie, au Portugal, au Kazakhstan, au Canada et aux états-Unis.

Une vie dévouée aux trains

Né en 1941, Jose Luis López Gómez a fait des études techniques à l’Institut catholique des arts et métiers (ICAI) de Madrid. Après des débuts professionnels dans d’autres sociétés en tant qu’ajusteur-fraiseur, il a rejoint Patentes Talgo en 1967 comme technicien de fabrication. Par la suite, il a occupé différents postes de management avant de devenir le Directeur technique de la société en 1990.

En 1996, López Gómez a été nommé Directeur général de la technologie, un poste qu’il a conservé jusqu’à son départ à la retraite en 2004. Depuis, il conseille le président de la société.

Ses méthodes d’optimisation du guidage des véhicules ferroviaires ont joué un rôle essentiel dans de nombreuses avancées technologiques de Talgo. Elles ont rendu les voyages à bord des trains à grande vitesse plus stables et plus confortables, et ont contribué à positionner les trains Talgo comme une alternative sérieuse au transport aérien.


Comment ça marche

La méthode brevetée d'optimisation du guidage des véhicules ferroviaires de José Luis López Gómez concerne les trains équipés de roues libres, qui tournent indépendamment les unes des autres, comme sur les trains à grande vitesse Talgo. 

L'invention utilise un système électronique qui détecte tout écart des roues par rapport à leur position centrale et optimale sur les rails. Elle comporte également un appareil mécanique automatique pour remettre les roues dans leur position optimale.

Lors du passage d'une courbe, la force centrifuge amène les roues du train à se déplacer latéralement sur les rails - les écartant souvent de leur position de rotation optimale.

En raison de leur forme conique (légèrement plus grandes à l'intérieur et plus petites à l'extérieur), les roues extérieures touchent le rail sur une circonférence plus grande que les roues intérieures. Cette plus grande circonférence parcourue par les roues extérieures leur permet de couvrir la distance supplémentaire de la courbe. Idéalement, elles tournent à la même vitesse de rotation que les roues intérieures, ces dernières utilisant une circonférence plus petite pour compenser la distance réduite à l'intérieur de la courbe.

Si les roues se décalent trop sur le côté, un rebord de 28 millimètres de haut sur le bord intérieur de la roue (appelé un boudin) agrippe le rail et agit comme une sécurité intégrée pour arrêter le train avant qu'il ne déraille. Le contact entre le boudin et le rail se traduit par un frottement beaucoup plus important, qui génère souvent des sons stridents et produit des vibrations dans le wagon.

Le système de López Gómez utilise une technologie informatique précise pour mesurer la vitesse de rotation de la roue d'un train, puis calculer son point de contact avec le rail. Quand la roue s'écarte de sa position optimale, un système mécanique automatique la ramène à son meilleur point de contact.

Croissance rapide pour les trains à grande vitesse

Les innovations de López Gómez ont profondément marqué la réussite de la société et ont permis à Talgo de faire une entrée tonitruante dans le club exclusif des fabricants de trains à grande vitesse.

De 2008 à 2011, la flotte mondiale de Talgo est passée de 1737 à 2517 trains à grande vitesse. Entre 2009 et 2011, la longueur des voies dédiées aux trains Talgo est passée de 10 700 à près de 17 000 kilomètres.

Et ce marché ne devrait pas ralentir de sitôt. D'ici 2014, la flotte mondiale de Talgo devrait totaliser plus de 3700 unités circulant sur un réseau sensiblement étendu (qui devrait atteindre 43 000 km dans le monde). Au cours des deux prochaines années, quelque 24 pays feront circuler des trains à grande vitesse.

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