Guider et entraîner : deux fonctions distinctes
Sur un engin rail-route, le système ferroviaire remplit deux fonctions qu’il faut bien séparer. Le guidage maintient la machine dans l’axe de la voie : il est toujours assuré par des roues en acier à boudin, portées par les lorries avant et arrière. L’entraînement transmet l’effort de traction et de freinage : c’est là que les solutions divergent. Soit on conserve la transmission routière de la machine et on fait travailler les pneus, soit on motorise directement les roues acier.
La norme NF EN 15746-1 classe les machines rail-route courantes en catégorie 9 et distingue des sous-catégories selon la façon dont la traction et le freinage parviennent au rail. Les documentations constructeurs y font référence : le néerlandais AMT présente ainsi ses pelles sur pneus comme utilisables en 9B ou 9C, avec des essieux hydrostatiques proposés en option pour une configuration 9A, et ses pelles sur chenilles à quatre roues acier motrices et freinées comme des machines 9A. La sous-catégorie figure sur la documentation d’agrément de chaque engin.
L’entraînement par friction des pneus
Principe
C’est la solution historique des pelles sur pneus. Une fois les lorries abaissés, la machine repose à la fois sur ses roues acier, qui la guident, et sur ses pneus, qui restent en appui. Deux variantes existent. Dans la première, les pneus intérieurs du jumelage roulent directement sur le champignon du rail et assurent la traction. Dans la seconde, les pneus viennent en appui sur des tambours ou moyeux solidaires des roues ferroviaires : le pneu fait tourner la roue acier par friction, et c’est elle qui transmet l’effort au rail.
Dans les deux cas, la transmission hydrostatique d’origine de la pelle, sa boîte et ses ponts sont conservés. Le surcoût de la conversion ferroviaire reste contenu et la mécanique est connue de tous les ateliers de travaux publics.
Avantages et limites
- Simplicité : pas de moteurs hydrauliques supplémentaires, pas de circuit dédié ; l’entretien se concentre sur les vérins et les roulements des lorries.
- Adhérence caoutchouc sur acier lorsque le pneu roule sur le rail : le coefficient de frottement est nettement supérieur à celui de l’acier sur acier, ce qui favorise la traction et le freinage par temps sec.
- Sensibilité à la pression d’appui : trop de charge sur les lorries et les pneus patinent ; pas assez et le guidage se dégrade. La répartition entre pneus et roues acier est un réglage de sécurité.
- Usure des pneumatiques : le contact avec le rail ou les tambours sollicite les flancs et la bande de roulement, surtout en courbe serrée et sous forte charge remorquée.
- Dépendance à l’état et à la pression des pneus : un pneu dégonflé ou endommagé modifie à la fois la traction, le freinage et la hauteur de la machine par rapport au rail.
Les constructeurs ont travaillé la question de la pression d’appui. L’allemand Atlas, qui revendique la première pelle mise sur rails en 1965, équipe ses 1404 ZW et 1604 ZW d’un système de réglage de la force de serrage commandé par calculateur, baptisé CARSY : lors de l’enraillement, les pressions sont ajustées automatiquement sur les roues de guidage, sans réglage extérieur. La même brochure propose la 1404 en version à roues de friction, pour des écartements de 1 000, 1 435 et 1 524 mm.
Les lorries hydrostatiques à essieux moteurs
Principe
Ici, chaque lorry reçoit un ou plusieurs moteurs hydrauliques alimentés par le circuit de la machine. Les roues acier deviennent motrices et freinées ; une fois la machine enraillée, les pneus sont décollés du sol et du rail. La pelle UNAC 22TRR illustre cette architecture : sa fiche technique décrit deux lorries à entraînement hydrostatique direct, avec un moteur Poclain à cylindrée variable au centre de chaque essieu, pour une vitesse de 0 à 23 km/h sur rail, et des freins multidisques sur les essieux route comme sur les essieux rail.
D’autres machines du marché suivent ce schéma : la Caterpillar M323F rail-route proposée par le loueur ENCO est présentée comme une pelle de 24 t à transmission par lorries hydrostatiques ; Neotec décrit son porteur Cityrailer comme un châssis 6x4 à chaîne cinématique ferroviaire hydrostatique ; Atlas propose l’entraînement hydrostatique en option sur la 1604 ZW, en soulignant qu’il évite les dommages et l’usure excessive des pneus.
Avantages et limites
- Pneus préservés : ils ne touchent ni le rail ni des tambours. Leur état n’influence plus le comportement sur voie.
- Traction et freinage indépendants du gonflage, répartis sur quatre roues acier motrices. Le conducteur dispose d’une commande progressive, appréciée pour l’approche d’un point de travail ou l’attelage d’une remorque.
- Assiette stable : la machine repose entièrement sur ses lorries, ce qui fige la hauteur de référence par rapport au plan de roulement — un avantage pour le réglage des limiteurs de hauteur sous caténaire.
- Adhérence acier sur acier : c’est la contrepartie. Sur rail gras, humide ou couvert de feuilles, le coefficient de frottement chute. Les distances d’arrêt s’allongent et le conducteur doit anticiper.
- Coût et complexité : moteurs, distributeurs, flexibles et freins supplémentaires alourdissent l’investissement et le plan de maintenance.
| Critère | Entraînement par friction | Lorries hydrostatiques |
|---|---|---|
| Transmission de l’effort | Pneus sur le rail ou sur tambours des roues acier | Moteurs hydrauliques dans les essieux ferroviaires |
| Position des pneus sur rail | En appui, ils travaillent en permanence | Décollés, ils ne travaillent pas |
| Adhérence par temps sec | Bonne si le pneu roule sur le rail | Celle de l’acier sur acier, plus faible |
| Sensibilité au rail gras ou humide | Marquée : le caoutchouc glisse aussi | Marquée : anticiper le freinage |
| Usure des pneumatiques | Élevée en courbe et sous charge | Limitée à l’usage routier |
| Freinage | Freins d’origine agissant via les pneus | Freins intégrés aux essieux rail |
| Réglage sensible | Pression d’appui des lorries, gonflage | Circuit hydraulique, état des freins |
| Investissement | Plus faible | Plus élevé |
Le freinage, enjeu central des deux systèmes
Quel que soit le système, un engin rail-route freine avec une surface de contact minuscule entre roue et rail, sans la masse freinée ni les équipements d’un véhicule ferroviaire. La NF F 58-003 range d’ailleurs le freinage parmi les points vérifiés pour l’agrément de travail, au même titre que le gabarit et la stabilité. Sur le terrain, le référentiel SNCF relatif aux LAM impose un essai de fonctionnement et d’efficacité du freinage lors de la mise en voie, et demande d’adapter la vitesse « au freinage réalisé », au profil de la voie et aux conditions atmosphériques.
Les freins des machines récentes sont conçus en sécurité positive : ils se serrent par défaut en cas de perte de pression, et une pompe à main permet le desserrage de secours. AMT décrit par exemple sur ses conversions un freinage « fail safe », une pompe à main d’urgence pour le desserrage des freins et le relevage des lorries, et en option un freinage d’urgence dimensionné pour des déclivités jusqu’à 80 ‰.
Le cas des remorques
Dès qu’une pelle tracte une remorque chargée de rails ou de traverses, la question change d’échelle. La masse à arrêter peut dépasser celle de l’engin. Les constructeurs prévoient donc des circuits de freinage pour remorques : Mecalac annonce un système de freinage pneumatique pour remorques sur ses 136MRail et 216MRail ; AMT propose un freinage pneumatique ou hydraulique. À titre d’illustration, la brochure Atlas indique pour ses pelles une charge remorquée autorisée de 40 t non freinée et de 120 t freinée. La fiche d’agrément de chaque engin fixe la valeur applicable ; le même référentiel SNCF interdit par ailleurs de former des trains de lorrys, y compris pour le secours.
Rail mouillé, feuilles mortes, graisse au droit des appareils de voie, forte déclivité : dans ces situations, l’adhérence disponible peut être divisée par deux ou plus. Aucun système d’entraînement ne compense une vitesse inadaptée. La distance de freinage à la vitesse de travail fait partie des éléments qui définissent la zone d’évolution de l’engin.
Comment choisir entre les deux architectures
Le choix dépend d’abord du profil des chantiers. Pour des interventions ponctuelles, des déplacements courts sur rail et un budget maîtrisé, la friction reste pertinente. Pour des chantiers linéaires avec longs parcours sur rail, traction fréquente de remorques et travail sous caténaire, les lorries hydrostatiques s’imposent : pneus préservés, assiette stable, commande fine. Le second critère est le réseau visé : les exigences du gestionnaire d’infrastructure et l’agrément obtenu par le modèle priment sur toute préférence technique. Les autres critères d’investissement sont détaillés dans la page louer ou acheter un engin rail-route, et les familles de machines dans la page sur les pelles rail-route.
Côté conducteur, le passage d’un système à l’autre demande une prise en main : sensations de freinage, comportement en courbe et procédures d’enraillement diffèrent. C’est l’objet de la formation propre à l’engin, qui complète le CACES R482.
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Questions fréquentes
Que signifie « lorry » sur un engin rail-route ?
Le lorry désigne l’essieu ferroviaire escamotable fixé à l’avant ou à l’arrière du châssis : deux roues acier à boudin, un bras articulé et des vérins. Il peut être simplement porteur et guideur, ou moteur lorsqu’il intègre des moteurs hydrauliques. Par extension, SNCF Réseau appelle « lorry automoteur » (LAM) l’engin complet.
Pourquoi les pneus s’usent-ils plus vite avec un entraînement par friction ?
Parce qu’ils travaillent en permanence contre une surface étroite et dure — le champignon du rail ou un tambour métallique — avec des efforts latéraux en courbe. La charge remorquée, le patinage au démarrage et un gonflage inadapté accélèrent l’usure. Avec des lorries hydrostatiques, les pneus sont décollés et ne servent qu’en mode route.
Un système hydrostatique freine-t-il mieux ?
Il freine de façon plus régulière et indépendante de l’état des pneus, avec des freins intégrés aux essieux rail. Mais l’effort passe par un contact acier sur acier, dont l’adhérence est limitée et très sensible à l’humidité et à la pollution du rail. Dans les deux architectures, la vitesse doit être adaptée au freinage réellement constaté lors de l’essai de mise en voie.
Que désignent les mentions 9A, 9B et 9C ?
Ce sont des sous-catégories de la norme NF EN 15746 qui décrivent la façon dont traction et freinage sont transmis au rail. Les brochures constructeurs associent la mention 9A aux machines à essieux ferroviaires moteurs et freinés, et les mentions 9B et 9C aux machines dont les pneus participent à l’entraînement. La sous-catégorie de chaque engin figure dans son dossier d’agrément.
Peut-on transformer une pelle à friction en hydrostatique ?
Techniquement, certains constructeurs proposent des essieux hydrostatiques en option ou en rétrofit. Mais toute modification du système ferroviaire touche à l’aptitude au travail sur rail : elle impose de reprendre le dossier technique et de faire vérifier à nouveau la conformité de l’engin avant de le remettre en service sur le réseau.
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