Adaptations à l'environnement

Dès le début du chemin de fer, les problèmes de franchissement des reliefs se posèrent aux constructeurs de façon aiguë, car le chemin de fer ne peut s'accommoder des rampes aussi fortes que celles admises pour la route, et des rayons de courbure doivent être beaucoup plus grands que ceux des ouvrages routiers.

- Courbes

En courbe, la force centrifuge exerce une force vers l'extérieur du virage proportionnelle à la vitesse du train. Cette force est principalement ressentie sur le rail extérieur au virage.

Expérience 1 : virage à vitesse élevée

Pour limiter l'usure des rails en courbe, on est amené à utiliser des rails de nuance supérieure à 90 hbar. Dans les courbes très sévère on utilise même des rails en acier au chrome (de nuance 105 hbar) mais il s'agit là de cas exceptionnels. En courbe, les rails sont fixés par 6 attaches par traverse au lieu de 4 normalement.

La force centrifuge étant proportionnelle à la vitesse du train, pour passer un virage de faible rayon, on peut tout simplement diminuer sa vitesse.

Expérience 2 : virage à vitesse réduite

Or, avec le temps, on s'est aperçu que la présence d'un devers en courbe permettait une vitesse plus élevée que précédemment.

Le devers est le relèvement en hauteur que l'on donne au rail extérieur sur une voie en courbe pour compenser  l’accélération transversale à laquelle sont soumis les véhicules qui l'empruntent.

Pour donner une meilleure stabilité à la voie et au véhicule et améliorer le confort des voyageurs, on incline la voie pour rendre la résultante des efforts dûs aux véhicules à peu près perpendiculaire au plan de la voie.

Le devers, choisi pour une voie, ne peut être qu'un compromis entre les vitesses des différents trains y circulant. Des règles supplémentaires imposent un maximum au devers, car un train peut avoir à franchir ces courbes à faible vitesse, voire même à s'y arrêter.

Expérience 3 : virage incliné à vitesse élevée

Le devers ne peut être donné que progressivement. On ménage donc aux extrémités des courbes des zones de raccord où la voie est « gauche » mais bien entendu très faiblement. Cela ne dépasse pas 1,25 mm par mètre à la pose pour les voies à grande vitesse.

Malgré tout, le devers ne peut dépasser une valeur maximum, liée à la vitesse des trains les plus lents empruntant la ligne. Cette contrainte est l'un des principaux obstacles à l'accélération des circulations sur des lignes conçues il y a un siècle. Pour compenser cette « insuffisance de devers », les ingénieurs ne pouvant incliner au-delà d'un certain seuil le plan de la voie, ont imaginé de rendre possible l'inclinaison de la caisse des véhicules par rapport au plan de la voie. Des systèmes à inertie, électriques, à vérins hydrauliques, commandés automatiquement par l'entrée dans les courbes ont été essayés en Grande-Bretagne, aux Etats-Unis, en France (voitures pendulaires), en Italie (rame « pendolino »). Le coût de construction et les contraintes d'entretien ont toutefois freiné le développement de ce type d'engins.

A l'heure actuelle, les ingénieurs semblent préférer pour les circulations à très grandes vitesses, l'étude de nou­velles lignes sur infrastructure nouvelle sans courbes mais avec fortes rampes (exemple : le TGV).

L'inclinaison de cette "Mallet" est du au devers

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