Le principe de direction des trains à grande vitesse :

Le fonctionnement des roues d'un train peut être décrit comme un « chariot » plus petit transportant un plus grand. Contrairement aux voitures, les trains n’ont pas de volant, alors comment avancer ou même tourner ? Ceci est principalement réalisé par le bogie. Lorsque le train entre dans une courbe à une certaine vitesse, la roue extérieure de l'essieu avant entre en contact avec le côté intérieur du rail extérieur, générant une force de guidage grâce à la pression entre elles. Cette force de guidage crée un moment qui fait tourner le bogie par rapport à la voie.

Un bogie est essentiellement un « chariot » constitué d'un châssis et de deux paires de roues. Le wagon repose sur ce « chariot », permettant un certain degré de rotation. Chaque wagon de train est doté de deux « chariots » de ce type en dessous, soutenant l'ensemble du train lorsqu'il avance le long des voies. Cependant, comme les bogies sont installés sous le chariot, ils ne sont généralement pas facilement visibles.

Développement et production de roues de trains à grande vitesse :

Les roues des trains à grande vitesse font appel à plus de 50 technologies clés dans leur développement et leur production, ce qui en fait des produits hautement techniques et difficiles à fabriquer. Lorsque le train roule à une vitesse supérieure à 300 km/h, une friction intense se produit entre les roues et les rails, la température à la surface des roues dépassant les 1 000 degrés Celsius. Cette chaleur extrême peut provoquer des défauts de surface sur les roues, entraînant une augmentation des vibrations pendant le fonctionnement et impactant la sécurité du train.

De plus, chaque wagon de train à grande vitesse pèse plus de 50 tonnes, la majeure partie du poids étant supportée par les roues. En moyenne, une paire de roues doit supporter une pression répétitive de plus de dix tonnes. Par conséquent, les roues des trains à grande vitesse doivent répondre à de multiples exigences telles qu’une résistance élevée, une ténacité, une résistance à l’usure, une résistance à la fissuration thermique, une résistance à la fatigue et une résistance au pelage. Actuellement, seuls quelques pays dans le monde maîtrisent cette technologie. Même la Chine, dont l’industrie ferroviaire à grande vitesse se développe rapidement, a dû initialement compter sur l’importation de roues pour trains à grande vitesse.

Exigences matérielles pour les roues de train à grande vitesse :

Comment garantir que les roues des trains à grande vitesse peuvent résister à des températures élevées sans se déformer lors du refroidissement après l'arrêt ? Même si cela semble simple, y parvenir est assez difficile. Les roues des trains à grande vitesse impliquent de nombreux roulements et petites pièces aux conceptions complexes, nécessitant une précision de fabrication extrêmement élevée.

Chaque wagon de train à grande vitesse pèse environ 60 tonnes et les roues doivent supporter de lourdes charges tout en tournant à grande vitesse, ce qui entraîne une usure rapide. En règle générale, les roues des trains à grande vitesse sont inspectées toutes les 48 heures ou tous les 4 000 kilomètres et sont généralement entretenues toutes les nuits. La matière première utilisée pour fabriquer les roues des trains à grande vitesse est un type d'acier spécial, que la Chine ne pouvait initialement pas produire et a dû importer à un coût élevé. Après des années de recherche et de développement indépendant, la Chine dispose désormais de deux types de roues de train à grande vitesse produites dans le pays pour sa série Fuxing.

Les exigences strictes de la fabrication de roues de train à grande vitesse :

Les roues des trains à grande vitesse doivent permettre un fonctionnement à grande vitesse et résister à la charge de travail liée aux déplacements quotidiens de milliers de kilomètres, ce qui laisse peu de place aux défauts. Même un défaut aussi petit que 0,2 mm peut provoquer des dommages ou des fissures, présentant ainsi des risques potentiels pour la sécurité. Par conséquent, la fabrication de roues de train à grande vitesse nécessite une précision comparable à celle de la fabrication d’instruments de précision. Ces roues nécessitent une résistance, une ténacité et une stabilité exceptionnelles à basse et haute température.

La matière première des roues des trains à grande vitesse doit être un type d’acier spécial d’une grande pureté, exempt d’impuretés métalliques. Par exemple, la teneur en hydrogène doit être inférieure à deux parties par million. Après un forgeage complexe et de multiples processus, les ébauches de roue sont soumises à une inspection par ultrasons, à des tests de particules magnétiques pour vérifier le magnétisme et l'isolation, à un équilibrage statique, à des tests de dureté et à d'autres inspections rigoureuses avant de pouvoir être considérées comme des produits finis.

Essieux de train à grande vitesse et leur demande sur le marché :

Les essieux des trains à grande vitesse sont soumis à une usure importante, nécessitant une inspection obligatoire après 1,2 million de kilomètres et un remplacement après environ 2,4 millions de kilomètres. Cela signifie qu’il existe une demande importante sur le marché pour les roues et essieux de trains à grande vitesse. Les pays qui maîtrisent cette technologie ont longtemps profité de ses ventes au fil des années. La Chine, par nécessité, a également importé des essieux à grande vitesse, moyennant des coûts d'entretien et de remplacement élevés. On rapporte qu'une paire de roues de train à grande vitesse importées coûte plus de 600 000 RMB. Par exemple, le train G105 reliant Pékin Sud à Shanghai Hongqiao parcourt environ 3 042 kilomètres par jour, ce qui signifie que les roues doivent être remplacées environ tous les deux ans. Les dépenses annuelles de la Chine pour l'importation de ces roues s'élèvent à plus de 2 milliards de RMB.