chemin de fer à crémaillère

Un chemin de fer à crémaillère est un chemin de fer à forte pente dans lequel un rail denté (la crémaillère) est placé entre ou à côté des rails de roulement, et un engrenage à pignon sur la locomotive s'y engage pour assurer la traction. Lorsque l'adhérence conventionnelle seule ne suffit pas à agripper les rails, la crémaillère s'engage mécaniquement pour éviter le glissement et le fluage sur des pentes dépassant souvent 1 sur 4 (25 % de gradient). Le système échange la vitesse et l'efficacité contre la certitude d'adhérence sur des pentes qui vaincraient la seule friction.

La crémaillère elle-même est un rail en acier avec un profil de dents régulièrement espacé, généralement de type Abt ou Riggenbach. Les crémaillères Abt utilisent deux rangées de dents parallèles décalées d'un demi-pas, permettant à deux pignons de s'engager simultanément pour la redondance. Les crémaillères Riggenbach utilisent une seule rangée de dents triangulaires ou rectangulaires. Le pignon s'engrène continuellement avec ces dents lorsque la locomotive monte ou descend, transférant la force motrice directement par engagement positif plutôt que par contact avec le rail.

Applications courantes et variantes

Les chemins de fer à crémaillère dominent le tourisme de montagne et le transport de marchandises dans les régions alpines et autres régions de haute altitude. Des exemples célèbres incluent les lignes montant au Rigi et à la Jungfrau en Suisse. Certains systèmes sont entièrement équipés de crémaillères ; d'autres utilisent des trains hybrides qui n'engagent la crémaillère que sur les sections raides et comptent sur les roues d'adhérence ailleurs. Les trains à crémaillère, qui comportent une roue dentée centrale qui roule sur le rail à crémaillère, sont une variante connexe. Des pentes de 1 sur 2 (50 %) sont réalisables avec les systèmes à crémaillère ; les lignes conventionnelles dépassent rarement 1 sur 10.

Le freinage sur les pentes raides est essentiel. Les chemins de fer à crémaillère emploient souvent plusieurs systèmes de freinage indépendants : freins à roue (friction), un frein à crémaillère (un deuxième jeu de pignons qui agrippe la crémaillère), et parfois un taquet ou un contrepoids. La perte d'adhérence sur des rails glacés est ici sans importance ; le véritable danger est l'usure mécanique des dents du pignon et de la crémaillère, provoquant du jeu et du bruit. Un réajustement régulier de l'engrènement et le remplacement des dents sont des tâches d'entretien essentielles.

Le compromis est clair : les chemins de fer à crémaillère sont plus lents (vitesses typiques de 5 à 15 km/h), plus bruyants et plus complexes mécaniquement que les chemins de fer standard. Ils consomment plus de carburant par unité de distance et nécessitent un entretien spécialisé. Pourtant, ils rendent économiquement viable la connexion de localités et d'industries à des altitudes où un chemin de fer conventionnel serait d'un coût de construction prohibitif. Le terme dérive de la crémaillère elle-même, emprunté à l'ingénierie mécanique.