coup de marteau

Le coup de marteau est le choc vertical périodique transmis à la structure du rail par une locomotive à vapeur en mouvement. Il se produit parce que les roues motrices ne sont pas parfaitement équilibrées et que leurs pièces rotatives et alternatives (en particulier les bielles et les têtes de piston) créent une force centrifuge déséquilibrée. Au fur et à mesure que ces composants se déplacent, leur inertie fait que la locomotive se soulève légèrement des rails à plusieurs reprises, puis retombe avec une force considérable.

L'ampleur et la fréquence du coup de marteau dépendent directement de la vitesse de la locomotive et du déséquilibre de la masse en rotation. Une locomotive express typique du milieu du 20e siècle pouvait générer des coups de marteau de l'ordre de 10 à 30 tonnes de charge verticale supplémentaire sur les roues. La force frappe le rail à la vitesse de la locomotive, donc sur une course à 60 mph, une locomotive avec un agencement de manivelle à quatre temps déclenche des coups de marteau quatre fois par tour de roue. Des vitesses plus élevées et des locomotives plus lourdes produisent des coups plus sévères, et ces coups se produisent en succession rapide le long de la voie.

Ce martèlement répété provoque une détérioration du rail qui est totalement distincte de la charge de roulement constante. Le ballast se tasse de manière inégale, en particulier sous les essieux moteurs. Les traverses se fissurent, les fixations de rail se desserrent et le champignon du rail lui-même développe une fatigue de surface et un écaillage. Sur une voie légèrement construite ou ancienne, un coup de marteau sévère peut entraîner un flambage du rail ou un élargissement de l'écartement, créant une situation dangereuse. Les opérateurs ferroviaires surveillaient historiquement le coup de marteau par l'inspection visuelle des schémas de dommages de la voie et par le bruit et les vibrations ressentis dans la cabine.

Réduction du coup de marteau

Les ingénieurs et constructeurs de locomotives ont travaillé continuellement pour minimiser le coup de marteau en améliorant l'équilibrage. Cela signifiait réduire les masses alternatives (bielles et pistons plus légers), équilibrer les roues rotatives avec des contrepoids coulés dans la jante de la roue, et dans certains cas équilibrer partiellement les composants alternatifs par rapport aux composants rotatifs. Une locomotive à vapeur moderne bien équilibrée pouvait réduire le coup de marteau à 8 à 12 tonnes sur les coups les plus lourds. Certaines conceptions, en particulier celles construites dans les années 1930 et plus tard, ont obtenu de meilleurs résultats grâce à des calculs d'équilibrage sophistiqués et à une meilleure qualité de moulage et d'usinage des roues.

Le terme apparaît principalement dans la littérature d'ingénierie ferroviaire britannique et continentale, où les dommages aux voies causés par les locomotives à vapeur étaient une grave préoccupation pour l'infrastructure. Il est moins courant dans la pratique nord-américaine, où le terme « dynamic augment » était parfois préféré. Le phénomène est essentiellement absent sur les locomotives diesel et électriques car leurs forces motrices sont constantes et réparties sur plusieurs essieux sans composants alternatifs, ce qui les rend beaucoup plus douces pour la structure de la voie.