Masses des Wagons ???

JMF nous offre aujourd'hui une petite réflexion basée sur ses observations à propos du poids du matériel tracté. Je me suis permis d'enrichir cet excellent exposé par une ou deux remarques et des photos.

Masse des véhicules tractés en modélisme !!

Eh, oui ! Cela ressemble à un problème d'arithmétique posé à l’école.

Cependant, une expérience personnelle m'a incitée à me pencher sur le problème de la masse de chaque voiture et wagon d'une rame tractée.

En effet, ma rame de six à sept voitures UIC Capitole (ROCO) posait des difficultés de puissance et de traction à vitesse crédible dans une rampe au pourcentage pourtant prévu pour le modélisme sur le réseau fixe du club. Pourtant la BB Capitole ROCO, même de première génération, et ses sœurs BB Jacquemin de la même marque ont un moteur et une transmission non négligeables bien que Roco ait un temps commercialisé des kits de remotorisation de ses Jacquemin 1ère génération. Bien sûr, chaque voiture de cette rame est équipée d'un éclairage et, obligé, d'un captage de courant sur les essieux de chaque bogie (le frottement n'est pas négligeable), voire de personnages, de détails ajoutés, etc … Non, non, ce n'est pas du pinaillage; chaque gramme compte à partir d'un certain niveau de masse et du nombre de véhicules tractés.

L'expérience que l'on acquiert en modélisme, à savoir la réaction d'une rame tractée par une locomotive, et aussi surtout par la "sensation" lorsqu'on tracte pour la déplacer cette rame à la main, conduit à se poser la question de sa masse. Quelle est la bonne valeur idéale pour la masse des véhicules, ni trop lourde, ni trop légère (risque d'effet de corde dans les courbes dans ce dernier cas, j'y reviendrai) ?

Or, nous avons un début de réponse dans la norme 302_f des Normes Européennes de Modélisme (NEM) du MOROP. Je recommande vivement de se créer une bibliothèque de toutes ces normes, certaines mises à jours après des réunions techniques ou à l'issue des congrès de l'organisme. Ces normes touchent tous les aspects techniques de notre loisir, et toutes les échelles officiellement reconnues par les amateurs et les fabricants (qui, il faut bien se rendre à l'évidence, ne les suivent pas toujours).

Ces normes sont disponibles en ligne sur le site du Morop : http://www.morop.org/fr/normes/index.html

Le tableau présenté ci-dessous indique le ratio pour les principales échelles en modélisme et est extrait de cette norme du MOROP :


échelle	Z	N	TT	HO	S	O	I	II
masse (g/mm)	0.12	0.17	0.25	0.40	0.60	1.00	2.00	4.00

- Copyright MOROP -

En utilisant le tableau de calcul de la norme 302_f, je me suis aperçu que chaque voiture Capitole ROCO présentait une masse supérieure de 58 g par rapport à la masse préconisée selon le ratio multiplié par la longueur hors tampon (en mm) du modèle réduit. Arrondissons à 55 g. Le calcul du ratio a sans doute été calculé sur la base de l'expérience des modélistes du MOROP.

J'ai donc créé un tableau avec un tableur pour calculer la masse à peu près idoine des véhicules tractés.

Dans les quelques exemples présentés dans le tableau ci-dessous, les deux premiers utilisent les masses réelles du modèle réduit. Les autres montrent, avec des masses crédibles, les différences qu'il peut y avoir entre les modèles réduits. A noter que l'on peut créer sur le même schéma des tableaux pour les autres échelles. Ici, c'est du H0.


véhicules	longueurs (mm)	masse (g)	masse selon ratio en HO (longueur x 0.40)	différence (g) en HO: masse - masse ratio
capitole Roco	282	171	112.8	+58.2
UIC jouef	282	95	112.8	-17.8
corail VTU 75 Piko	303	130	121.2	+8.8
ocem RA Jouef	250	105	100	+5
plat à rancher Piko chargé de bois	225	125	90	+35
minéralier Marklin *(sous dimensionné)*	175	80	70	+10
frigo à essieux Marklin	122	45	48.8	-3.8

Comment peser un modèle réduit ? Une balance de cuisine numérique, au gramme près, pour la pâtisserie par exemple (si rigoureuse dans les proportions). Ces balances ne sont pas très onéreuses actuellement et on peut toujours l'emprunter à la cuisine ponctuellement. On reporte dans le tableau la longueur du véhicule (hors tampons) et la masse du modèle, et on laisse faire les formules magiques du tableur. Puis, on réfléchit sans tomber dans l'intégrisme des chiffres, et surtout en ne perdant pas de temps à peser toute sa collection. N'utilisons ce que je propose que quand nous « sentons » un problème avec la rame ; deux types de paramètres apparaissent :

– Des véhicules vraiment trop lourds -

Dans l'exemple de la voiture Capitole ROCO (identique au modèle en photo), un excès de 58 g environ est un handicap, même pour une locomotive ROCO.

En effet, 58 g x 7 voitures correspond à un excès de 406 g (plus de 30% du total de la rame). Ce n'est pas négligeable et n'oublions pas les rampes éventuelles. Cette rame représente un total de 171 g x 7 = 1 197 g (au lieu des 790 g préconisés).

Pour cet excès, il faut sans doute travailler sur l'allègement du lest d'origine. Remplacer un moteur fatigué n'est pas une petite dépense, et si on en trouve.

– Des véhicules trop légers -

La facilité que ressent la locomotive avec une rame légère peut être ternie par un déraillement dû à « l'effet de corde » en courbe, qui se produit selon la LEM (Loi de l'Emm... Maximum) devant un public attentif pendant une exposition et/ou dans un tunnel. Si, si, cela arrive.

(expérience menée avec une loco lourde: 68000 Fleischmann de 500g tractant des wagons jouef légers (le plus petit wagon plat ne pèse que 20g avec mise en fin de rame de wagons lourds type trémie lima de 160g)

Cet effet de corde, qui répond aux lois naturelles de la physique et du mouvement, est accentué en modélisme par des rayons de courbures bien plus serrés que la réalité à l'échelle et par éventuellement la pose d'un dévers, certes esthétique, mais toujours difficile à mettre en œuvre de manière bien calculée. Un autre facteur de cet effet peut être un démarrage brusque ou une progression chaotique du convoi.

L'exemple d'une rame de voitures JOUEF UIC anciennes un peu légères peut présenter ce risque.

Ce risque est aussi très présent dans une rame composite de wagons différents. Dans ce cas-là, il est souvent plus facile de lester un véhicule; le très vieux matériel était souvent dépourvu d'aménagements: c'est le cas des anciennes UIC jouef; vides, elles pesaient 95g, la simple installation des aménagements alourdit déjà significativement les voitures. On passe à 130 g.

Quand on décide de composer une rame faite des mêmes véhicules, même différents, on a intérêt à mettre les véhicules les plus lourds en tête derrière la locomotive, si la crédibilité de la composition le permet. Mais cela n'empêche pas de mettre en queue de convoi une voiture ou un wagon avec des feux rouges arrière. Personnellement, je tiens beaucoup à ce réalisme.

Une autre réflexion technique que je n'ai pas menée pour ces deux cas de figure: le cas des rames poussées, par exemple les rames réversibles avec voiture pilote en tête. Je laisse cela aux courageux mais il faut prendre en compte un paramètre supplémentaire qui est la mécanique des attelages (élongation et rigidité).

Amenons enfin une réflexion supplémentaire en fonction de l'âge du matériel. On constate que le roulement a fait d'énormes progrès ces dernières années: la qualité des plastiques et de l'usinage mais aussi parfois le montage sur palier laiton y sont pour beaucoup. Les efforts de frottement sont réduits et les trains moins pénibles à tracter pour des locos qui captent mieux le courant (évitant ainsi les microcoupures du captage et les accoups).

De toute manière, ne nous prenons pas la tête avec ces chiffres qui ne servent qu'à donner des indices en cas de problème. D'abord, le jeu et le plaisir.

Voilà les réflexions où m'ont mené des années d'exploitation de réseaux divers et variés, personnels ou collectifs.

- J-M F – Septembre 2013 -

Je concluerai sur une note: une rame lourde sans excès, tractée par une bonne loco donne un effet visuel de puissance et d'inertie et même un effet sonore (roulement, passage d'éclisses ou d'aiguilles) particulièrement intéressant que tous les modèlistes apprécient: sachons trouver l'équilibre entre cet effet et le confort de roulement de la rame. Merci à JMF pour cet excellent travail d'analyse.