Bogie

L'inscription en courbe de faible rayon de voitures de plus en plus longues fut très rapidement un problème pour le matériel ferroviaire. Les solutions apportées furent de deux ordres :

• des essieux articulés comme dans le système Arnoux ou le bissel,
• des roues qui prendront un standard au diamètre de 920mm avant de les voir diminuer sur certaines rames du XXI^e siècle.
• des chariots à faible empattement (souvent compris entre 1,8 m et 2,5 m) situés à chaque extrémité de voiture.

C'est en fait cette dernière solution mise en œuvre sur le matériel américain qui perdura. Le concept de bogie a été déposé le 30 décembre 1812 dans le brevet William Chapman et Edward Walton Chapman. Les bogies se sont rapidement répandus aux États-Unis à partir de 1830, car les matériels roulants devaient accepter une voie mal posée. En France et dans la plupart des pays d'Europe, les matériels ferroviaires sont restés à deux ou trois essieux non orientables (l'essieu central était fixé sur un plateau coulissant transversalement sous le wagon ou la voiture) ce qui était permis par la qualité des voies. Le bogie apparaît pour la première fois en France vers 1840 ou 1841 sur la ligne (qui sera intégré au PLM) entre St Etienne et Lyon. Ce sont des bogies suspendus sur ressort à lames (selon un dessin dans Homme et Choses du PLM) d'empattement réduit à 0,94 m et placés sous des voitures à un entraxe de 4,1 m, fixés sur des rondelles graissés pour assurer la rotation dans les courbes de 45 m de rayon.

À partir de 1863 il y a eu les célèbres bogies de C.F. Allen, de Pullman pour 23 voitures. Ces bogies sont à 4 essieux avec un empattement de 4,5 . Déjà à cette époque on envisage une vitesse qui passerait de 80 km/h à 120 km/h.

Jusqu'en 1867, la plupart des bogies réalisés ont un empattement compris entre 1,5 et 1,8 . La voiture restaurant CIWL est la première voiture de l'Orient-Express à recevoir des bogies en 1883. C'est ainsi que naît le bogie WL. La CIWL va d'ailleurs utiliser cinq types de bogies pour ses voitures (voir diagrammes en page 53). Par la suite en 1888, sur le matériel remorqué du chemin de fer de l'Ouest, se répand vers 1900 sur les voitures voyageurs, puis à partir de la fusion des compagnie en réseau de l'État (1908) et plus tardivement sur les wagons de marchandises (généralisation à la fin du . Les bogies Y25 sont encore fabriqués en 2020.

Côté suspension, on est surpris d'apprendre que le coussin d'air a été inventé par Levi Bissell à New York et breveté en 1841 pour une suspension pneumatique. Elles furent nommées "atmospheric springs" et utilisées entre 1842 et 1860 au Schenectady and Troy RailroadCe mode de suspension restera longtemps méconnu avant de réapparaître dans les temps modernes.

Sur les locomotives à vapeur, le bissel (créé par Levi Bissell), puis le bogie ont fait petit à petit leur apparition au fur et à mesure que les locomotives devenaient plus puissantes et donc de plus en plus longues et de plus en plus lourdes. Ces essieux sont alors uniquement porteurs, et destinés à répartir la charge sur la voie. Il exista aussi le bogie-bissel dans lequel l'essieu porteur est lié au premier essieu moteur dont le plus connu fut le bogie-bissel de type « Zara ». Un autre cas particulier fut l'emploi d'un bissel à deux essieux à l'arrière de la machine, comme sur les locomotives Hudson.

Le bogie moteur se développe grâce aux moteurs électriques qui peuvent s'installer dans son châssis en lui conservant sa liberté de mouvement. Dès 1903, la vitesse de 210 km/h est atteinte par une automotrice Siemens à boggies, tandis que des automotrices se répandent sur la banlieue.

Si le PO et le Midi font construire en masse des machines mixtes à adhérence totale dès 1925, ce n'est cependant qu'en 1949 qu'apparaît la première machine de ce type destinée à la grande vitesse de l'époque, 150 km/h, la CC-7001.

Dès lors, les locomotives à adhérence totale, pouvant atteindre 200 km/h, éliminent les locomotives à boggies directeurs qui disparaissent des rails français en 1980.

Pour aller au-delà, la SNCF, visant d'abord 270 km/h fixera les moteurs sous la caisse pour alléger les boggies. En diminuant fortement les différents moments d'inertie dus à la masse des moteurs, les boggies moteurs du TGV auront une stabilité remarquable, semblable à celle des boggies porteurs situés sous les remorques.