Montagnes russes

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Un parcours de montagnes russes
Croquis d'un projet de circuit
Les passagers sont solidement attachés au siège
Les sensations fortes sont principalement procurées par les accélérations et la hauteur

Les montagnes russes[1] sont des attractions composées de véhicules parcourant rapidement des trajets sur des pentes sinueuses dans le but de créer des airtimes et propulsions comme dans toute attraction, amenant à des sensations de peur et d'amusement procurant de l'adrénaline chez les passagers.

Principalement installées dans les parcs à thèmes, elles figurent parmi les attractions les plus appréciées.

Principe[modifier | modifier le code]

Les parcours sont constitués de rails ou guides tubulaires, évoluant en hauteur selon des schémas spécifiques comportant des forts dénivelés dont parfois quelques retournements dont le plus commun est le looping. Le trajet ne forme pas nécessairement un circuit fermé.

Leurs véhicules sont majoritairement des trains composés de plusieurs wagons contenant chacun de 2 à 6 passagers, ou parfois en forme de souris sur des montagnes russes tournoyantes ou Wild Mouses pouvant pivoter sur elles-mêmes.

Leur avantage par rapport à une attraction "Flat-ride", est de pouvoir effectuer un parcours aux sensations variées sans être répétitives. Leurs inconvénients étant l'encombrement pour les transporter par les forains d'une fête, les éventuelles secousses dues aux roulements sur les guides, et parfois une durée relativement courte des tours.

Elles sont pour cette raison plus nombreuses, voire majoritaires dans les parcs d'attractions souvent permanents, les fêtes foraines ambulantes privilégiant à l'inverse les "flat-rides", plus pratiques à monter ou démonter.

Comme dans toute attraction ou activité acrobatique à fortes sensations, plusieurs passagers expriment souvent leur adrénaline, liée au mélange de peur et de plaisir dû aux airtimes et accélérations, par des cris plus ou moins prononcés.

Histoire et évolution[modifier | modifier le code]

Luges puis chariots sur collines[modifier | modifier le code]

Le concept de « montagnes russes » provient des courses de luges se déroulant sur des collines de neige spécialement aménagées pour celles-ci, particulièrement dans les environs de Saint-Pétersbourg[2],[3].

À la fin des années 1700, leur popularité fut telle que des entrepreneurs commencèrent à développer cette idée dans d'autres pays, en utilisant cette fois des voitures munies de roues solidaires d'une voie. En 1812, la compagnie Les Montagnes russes construisit et géra celles du quartier Belleville dans Paris.

Le premier looping, intitulé sur le journal l’Époque « chemin de fer centrifuge », fut probablement construit à Paris en 1846, à partir d'un schéma anglais : Le voyageur d'un traîneau est lancé dans une boucle d'environ quatre mètres de diamètre. Néanmoins aucune de ces voies ne formait un circuit complet.

LaMarcus Adna Thompson dépose un brevet pour les premières montagnes russes le .

Trains sur structures en bois[modifier | modifier le code]

Dans les années 1880 les premières montagnes russes aux États-Unis sont basées sur des trains mus par gravité. Mises à disposition par des compagnies du chemin de fer, leur but est de divertir pendant les week-ends, lorsque le nombre de voyageurs diminue.

Le premier circuit complet vu par un dessinateur.

Le premier circuit complet en boucle apparait en 1884 à Coney Island. Un an plus tard Phillip Hinkle introduit le lift hill, un système tirant le train sur la première côte du circuit. En 1912, John A. Miller, souvent appelé le « Thomas Edison » des montagnes russes, développe une nouvelle roue, l'underfriction, permettant au train de circuler à très grande vitesse tout en restant accolée au rail.

Très rapidement, les montagnes russes investissent les parcs d'amusement du monde entier. L'une des plus célèbres historiquement est probablement The Cyclone à Coney Island, construite en 1927. Elles sont initialement construites en bois, dont certaines comme Kennywood et Big Dipper (Pleasure Beach, Blackpool) sont 70 ans plus tard, toujours opérationnelles.

La Grande Dépression marque la fin du premier âge d'or des montagnes russes, et par suite l'ensemble des parcs d'attractions déclinant économiquement, tout comme un grand nombre d'entreprises.

Dénominations selon les pays[modifier | modifier le code]

  • Les montagnes de Russie étant limitées à celles de l'Oural, l'appellation populaire "Montagnes russes", se rapporta donc aux collines relativement en pente sur lesquelles les Russes furent les premiers à laisser descendre un véhicule par gravité, pour des sensations amusantes.
  • Roller Coaster : Les américains ayant utilisé dès le début des petits trains, ce sera peut-être l'une des explications pour laquelle l'appellation américaine ou anglaise littérale traduite n'est pas celle du support, "Russian Mountains", mais celle du véhicule : "Roller Coaster" ("Rouleau de cabotage"). Ce terme est aussi très souvent utilisé dans tous les pays.
  • Grand huit : L'expression allemande n'est pas non plus "Russischen Bergen", mais "Achterbahn" ("Train en huit", se rapprochant de l'autre appellation de "Grand huit", souvent utilisée populairement aussi, mais qui devrait théoriquement se justifier uniquement si des loopings de forme proche d'un "8" y figurent).
  • L'expression espagnole est, quant à elle aussi, "Montaña Rusa", et celle italienne est "Montagne russe", au singulier.
  • Anecdote : En Russie, elles s'appellent paradoxalement « montagnes américaines » (russe : Американские горки (Amerikanskie Gorki))[4].
  • Scénic Railway : Ce fut le nom de l'une des renommées premières grandes montagnes russes de la Foire du trône de Paris, en fonction entre les années 1930 et 1960[5], dont une musique fut composée par Paul Bonneau, et qui est le nom d'autres montagnes russes très anciennes comme l'une du Luna Park australien de Melbourne construite en 1912.
  • Par différence avec les "Flat-Rides", les déplacements des véhicules s'effectuant par gravité sans être articulés autour d'un point fixe, elles font partie également du domaine, conjointement aux montagnes russes et toboggans aquatiques des Gravity Rides (en).
  • Les tronçons circulant totalement ou partiellement en obscurité, se nomment aussi "Dark rides".
  • Les montagnes russes aquatiques s'appellent en anglais "Flume-rides".

Guides en acier et loopings[modifier | modifier le code]

En 1959, le parc à thème Disneyland de Disneyland Resort introduit un nouveau modèle de voie tubulaire en acier, mis en place sur le Matterhorn Bobsleds. Ce système a été développé conjointement par Walt Disney Imagineering et Arrow Dynamics. Au contraire de ses homologues en bois, ces montagnes russes permettent au train non seulement d'être guidé mais aussi de devenir solidaire de la voie, autorisant les loopings ou les descentes totalement verticales ou s'inclinant même en sens inverse (90° ou plus).

Ce système sera très vite adopté dans de nombreux pays, à l'occasion notamment de fêtes foraines comme la foire du trône, les parcs étant à l'époque encore très limités en attractions par rapport aux fêtes foraines, longtemps les seules à posséder de grands manèges (ceci même en France jusqu'aux années 1990).

C'est en 1972 que The Racer, à Kings Island, connaît un succès populaire. Un deuxième âge d'or commence alors.

Les plus grandes innovations récentes impliquèrent de nouvelles variantes de positions du passager ainsi que le "départ lancé".

Nouvelles variantes de positions[modifier | modifier le code]

Certains modèles font asseoir le passager dans une armature plus "corps-à-corps", permettant d'avoir les jambes dans le vide avec une meilleure visibilité du sol.

Une autre variante sont les montagnes russes en position verticale, qui consiste à installer les passagers en position debout, équipés d'un harnais adapté à leur taille, et procurant des sensations encore beaucoup plus intenses de déséquilibre, comme Shockwave, au parc anglais Drayton Manor (qui possède également jusqu'ici l'une des seules tours de chute en position debout (Apocalypse)), ou Cobra au parc La Ronde, de Montréal.

Les montagnes russes inversées, ou "Inverted Coasters" ont les rails au-dessus du véhicule et les passagers les pieds dans le vide, comportant des inversions contrairement aux montagnes russes à véhicule suspendu.

Les sièges sont parfois positionnés face à l'arrière, les passagers ne pouvant plus prévoir les virages ou les descentes, augmentant encore l'effet de surprise.

Les parcours peuvent s'effectuer en partie ou en totalité dans l'obscurité, augmentant les effets de surprise inattendus, mais réduisant ceux de hauteur, sous l'appellation de "Dark Rides".

Lorsque le train est composé de rangées de 4 personnes et plus, le véhicule est nommé "Flying Coaster".

Lancement catapulté[modifier | modifier le code]

Le départ traditionnel sur une rampe d'accès incliné par chaîne demeurant jusqu'ici relativement lent, les ingénieurs cherchèrent à ajouter des effets supplémentaires au démarrage de la montagne russe.

En 1995, Disneyland Paris fut l'un des pionniers des montagnes russes lancées, le démarrage propulsant subitement les passagers à grande vitesse, avec Space Mountain, inspiré du départ de la fusée imaginée par Jules Verne sur son roman "De la Terre à la Lune", avec une propulsion vers le haut sur une rampe inclinée à 30°.

Ce système s'étendra sur de nombreuses nouvelles montagnes russes, mais le plus souvent avec un départ horizontal pouvant être plus énergique, telles que Rock 'n' Roller Coaster, Superman: Escape from Krypton, Rita au parc Alton Towers, Incredible Hulk Coaster ou Furius Baco à PortAventura, ainsi que l'ensemble des "Top Hat" cités ci-dessous.

Top Hat[modifier | modifier le code]

De nouvelles montagnes russes en forme de pic ou aiguille particulièrement élevées, les Top Hat (sommet en chapeau), et généralement lancées, furent créées, procurant en un court laps de temps d'une minute environ, trois sensations successives très intenses, au démarrage du train subit rapide horizontal, puis forte montée rapide du pic sur la lancée, puis airtime important lors du ralentissement au sommet presque jusqu'à l'arrêt, suivi de la descente du pic.

Ces montagnes russes restant parmi les plus impressionnantes, sont notamment aux États-Unis, Top Thrill Dragster et Kingda Ka, devenues également les premières "Strata montagnes russes" par leur hauteur, ainsi qu'en Angleterre, Stealth à Thorpe Park.

Il arrive quelquefois en guise de sensation supplémentaire, que le train ne soit pas suffisamment lancé pour gravir le pic entièrement et reparte en arrière, effectuant alors un "Rollback".

Les Top Hat sont nommés ainsi pour toute haute bosse de forme élancée produisant un fort ralentissement en montée jusqu'au sommet puis accélération en redescente, en procurant souvent un long airtime, comme par exemple aussi sur la 3° bosse d'Alpina Blitz au parc Nigloland.

Records de vitesse[modifier | modifier le code]

En 2010, les montagnes russes lancées Formula Rossa situées à Ferrari World Abu Dhabi aux Émirats arabes unis et construites par Intamin ont atteint le record de vitesse devant Kingda Ka et Ring°Racer.

Le train est propulsé en moins de 5 secondes à la vitesse de pointe de 240 km/h. Les sensations verticales sont également très présentes, dues aux dénivelés assez progressifs, mais effectués à très grande vitesse.

Montagnes russes junior[modifier | modifier le code]

Les Montagnes russes junior de faible hauteur et d'accélérations modérées, adaptées aux enfants, sont très fréquentes dans les parcs d'attractions et fêtes foraines. Elles permettent aux enfants qui n'ont pas la taille ou l'âge suffisant pour effectuer les grandes montagnes russes, ou les personnes souhaitant des sensations plus modérées, de profiter des attractions. Elles sont souvent regroupées dans les zones dédiées aux attractions pour les juniors.

Première descente directe après le lift[modifier | modifier le code]

Les anciennes structures possèdent un premier "méplat" en légère descente après la montée sur chaîne, permettant un rétablissement de l'ensemble des voitures par rapport au centre de gravité, mais sur les structures récentes, les progrès permettent désormais que la première grande descente s'effectue directement après le lift.

Confort des passagers[modifier | modifier le code]

Nouveaux systèmes de maintien : Les "lap bars" trapézoïdaux[modifier | modifier le code]

Les harnais situés au dessus des épaules, voire les anciens lap-bars en rouleaux ou barres parfois peu confortables tenant les genoux, sont progressivement remplacés sur les montagnes russes modernes, par des "lap bars" trapézoïdaux s'ajustant avec un léger espacement au dessus des genoux, beaucoup plus pratiques, confortables et offrant une meilleure liberté de sensations.

Les sièges sont également mieux "moulés" et adaptés à une bonne assise du passager.

C'est le cas par exemple de Shambhala, située au parc PortAventura ou d'Alpina Blitz située au parc Nigloland

Réduction des secousses et freinage d'arrivée progressif[modifier | modifier le code]

Paradoxalement, si les passagers recherchent des sensations agréables d'adrénaline dues aux airtimes et propulsions, les secousses et freinages brutaux peuvent être peu appréciés.

L'amélioration des rails ou tubes de guidage, plus lisses et réguliers, ainsi que des roulements du véhicule, surtout ces dernières années, apporta une nette amélioration, en réduisant les sensations généralement nettement moins recherchées par les passagers, dues aux secousses et vibrations du train, qui s'accompagnent(aient) parfois lors de changements rapides de direction, de chocs de la tête sur le dosseret, un éventuel "coup du lapin" et des tassements de la colonne vertébrale et du coccyx.

Ces secousses sont particulièrement présentes sur les structures en bois souvent plus irrégulières, mais plus élastiques de par le matériau, pouvant être considérées plutôt comme une sensation supplémentaire amusante, comme pour Tonnerre de Zeus.

Les freinages de fin de parcours, autrefois violents et secs, s'effectuent à présent de manière progressive au retour en gare.

Préférences des places[modifier | modifier le code]

Les critères de choix du passager sont principalement de deux :

Les airtimes meilleurs en places arrières[modifier | modifier le code]

De nombreux passagers choisissent cette option, estimant que les airtimes à l'arrière seront plus puissants : En effet sur un train long, à cause de l'inertie de son centre de gravité, l'avant n'effectuera qu'une partie de la première grande descente en chute, étant auparavant retenu par la partie arrière encore sur la pente montante, tandis que l'arrière sera entraîné par le devant du train, lors du changement de pente au sommet puis de la descente, occasionnant des airtimes plus longs.

Par contre, ces airtimes pourront être en partie compensés à l'avant par l'inertie du train ralenti par l'arrière durant les fins de montées sur les bosses, voire à l'inverse des G positifs plus importants.

La vue spectaculaire à l'avant[modifier | modifier le code]

Sur les montagnes russes récentes comme OzIris ou Shambhala, la toute première rangée de places est très convoitée, une file spéciale lui étant tout spécialement dédiée, plusieurs voyageurs n'hésitant pas à effectuer cette file d'attente souvent beaucoup plus longue.

Les voyageurs n'ayant pas la vue bouchée par les véhicules situés devant eux, possèdent une vue "directe" sans obstacle particulièrement remarquable et impressionnante panoramique sur les figures de loopings et de pentes qu'ils parcourent, avec souvent en prime, le vent direct sur le visage du à la vitesse, rajoutant en sensations... de s'envoler dans les airs depuis leur siège.

Innovations et perfectionnements[modifier | modifier le code]

Les montagnes russes sont devenues importantes dans l'industrie des loisirs[6].

Avec les avancées des progrès technologiques, elles sont devenues de plus en plus vertigineuses, spectaculaires et impressionnantes, les constructeurs adoptant pour devise d'innovation : "Toujours plus haut, toujours plus vite", pour les jeunes gens notamment, en quête et friands d'adrénaline et de sensations fortes... axant notamment, comme pour la plupart des attractions, les effets sur les airtimes des descentes.

19° siècle[modifier | modifier le code]

1817 : Premiers wagons solidaires de la voie : Les Montagnes russes à Belleville , Paris, Drapeau de la France France[7].

  • Premier circuit fermé : Promenades Aériennes, Paris.

1827 : Premier train scénique à gravité, inspiré de celui américain : Mauch Chunk and Summit Hill Switchback Railroad, Pennsylvanie, Drapeau des États-Unis États-Unis.

1846 : Premier circuit ouvert avec looping : Centrifugal Railway, Frascati Garden, Paris, Drapeau de la France France[8].

1884 : Utilisation nouvelle d'une chaîne remontant le wagon : Gravity Pleasure, Coney Island, Brooklyn, New York Drapeau des États-Unis États-Unis.

De 1900 à 1969[modifier | modifier le code]

1907 : Début d'utilisation de la "lapbar" : Drop-The-Dips à Coney Island, Drapeau des États-Unis États-Unis.

1913 : Premières Montagnes russes à anneau de Möbius : Derby Racer à Euclid Beach Park, aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

Phoenix à Knoebels provient de Playland Park où il était nommé Rocket.

1947 : Première relocalisation : Rocket à Playland Park, a été déménagé à Knoebels, Drapeau des États-Unis États-Unis.

1959 : Nouvelles montagnes russes en métal à rail tubulaire : Matterhorn Bobsleds, Disneyland à Anaheim (Californie), Drapeau des États-Unis États-Unis.

  • Zones de freinage devenant multiples permettant d'avoir plusieurs trains simultanés sur le parcours : Matterhorn Bobsleds.

1964 : Premières hauteurs de plus de 30 m : Montaña Rusa, La Feria Chapultepec Mágico, Mexico, Drapeau du Mexique Mexique. Par ailleurs, ce sont les dernières montagnes russes à anneau de Möbius à avoir été construites.

De 1970 à 1979[modifier | modifier le code]

1972 : Premières montagnes russes "indoor" : Fire In The Hole à Silver Dollar City, Branson (Missouri), Drapeau des États-Unis États-Unis.

1975 : Premier "Double Corkscrew" : Corkscrew à Knott's Berry Farm, relocalisé en 1990 à Silverwood Theme Park aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

1976 : Début du looping vertical: Revolution à Six Flags Magic Mountain aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

Corkscrew à Cedar Point, comportent pour la première fois trois inversions.

1977 : Premières montagnes russes navette: King Kobra, à Kings Dominion, aux Drapeau des États-Unis États-Unis. Ce sont aussi des montagnes russes lancées

1979 : Beast ouvre et bat plusieurs records et est encore de nos jours les plus longues montagnes russes en bois dans le monde.

De 1980 à 1989[modifier | modifier le code]

1980 : Extension à 4 inversions : Carolina Cyclone à Carowinds, aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

1981 : Premières montagnes russes à véhicule suspendu : Bat à Kings Island aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

1982 : Extension à cinq inversions : Viper à Darien Lake aux Drapeau des États-Unis États-Unis .

Racer à Kings Island, premiers trains fonctionnant en marche arrière

1985 : Premiers heartline roll : Ultra Twister à Nagashima Spa Land aux Drapeau du Japon Japon[9]. Ce sont des montagnes russes pipeline

1987 : Extension à 6 inversions : Vortex, Kings Island.Drapeau des États-Unis États-Unis

1988 : Extension à 7 inversions : Shockwave, Six Flags Great America. Ce record sera détenu jusqu'en 1995

1989 : Sommet dépassant pour la première fois 60 m : Magnum XL-200 à Cedar Point aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

De 1990 à 1999[modifier | modifier le code]

1991 : Premier tunnel sous l'eau : Anaconda à Kings Dominion aux Drapeau des États-Unis États-Unis

1992 : Premières montagnes russes inversées: Batman: The Ride à Six Flags Great America aux Drapeau des États-Unis États-Unis

1995 : Extension à 8 inversions : Dragon Khan à PortAventura, en Drapeau de l'Espagne Espagne.

1996 : Premières montagnes russes lancées par moteur linéaire électromagnétique : Flight of Fear à Kings Island et à Kings Dominion, aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

1997 : Premières montagnes russes navette dépassant 120 m de hauteur : Superman The Escape, Six Flags Magic Mountain.

Oblivion à Alton Towers, nouvelle innovation de Machine plongeante .

1998 : Première machine plongeante : Oblivion à Alton Towers au Drapeau : Royaume-Uni Royaume-Uni.

1999 : Premières montagnes russes sans sol : Medusa à Six Flags Great Adventure aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

De 2000 à 2009[modifier | modifier le code]

Millennium Force à Cedar Point, premières montagnes russes dépassant 90 m et utilisant un câble pour le lift.

2000

  • Franchissement des 61 m sur des montagnes russes en bois : Son of Beast. Ce sont aussi des méga montagnes russes et des hyper montagnes russes.

2001

2002

  • Montagnes russes devenant les plus hautes d’Europe (73 mètres), montagnes russes adoptant la descente la plus longue d’Europe (69 mètres), Hypercoaster européen le plus rapide avec une vitesse de 130 km/h à la première descente : Silver Star à Europa Park, en Drapeau de l'Allemagne Allemagne.

2003

2004

2005 : Premières vitesses dépassant les 200 km/h (206 km/h) :Kingda Ka à Six Flags Great Adventure, aux Drapeau des États-Unis États-Unis.

2009 : Record de vitese à 206 km/h (207.5 km/h) : Ring°Racer à Nürburgring, en Drapeau de l'Allemagne Allemagne.

Depuis 2010[modifier | modifier le code]

2010 : Atteinte des 230 km/h (240 km/h) : Formula Rossa à Ferrari World Abu Dhabi, aux Drapeau des Émirats arabes unis Émirats arabes unis.

2011 : Record du monde de la chute la plus raide en montagnes russes (121°) : Takabisha à Fuji-Q Highland, au Drapeau du Japon Japon[10].

2012 : Montagnes russes les plus hautes d’Europe (76 mètres), montagnes russes adoptant la descente la plus longue d’Europe (78 mètres), Hypercoaster européen le plus rapide avec une vitesse de 134 km/h à la première descente : Shambhala à PortAventura, en Drapeau de l'Espagne Espagne.

2013

  • Premiers Shuttle Loop circulant dans l'obscurité : Psyké Underground à Walibi, en Belgique.

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Les trains avancent grâce à la gravité, et à des mécanismes situés sur les rails du circuit.

Energies mécaniques et vitesses[modifier | modifier le code]

Le déplacement du véhicule est obtenu uniquement par l'énergie qui lui est fournie au départ du circuit, au moyen d'une chaîne appelée crémaillère le hissant jusqu'au sommet, ou par lancement catapulté par des moteurs ou systèmes de propulsion, lui permettant d'effectuer par gravité sans autre énergie en roue libre la suite du parcours.

Arrivé au sommet de hauteur H par rapport au point de départ, le train et ses passagers de masse m, g étant l'accélération de la pesanteur, aura accumulé l'énergie potentielle Ep initiale qui, en considérant la vitesse de montée négligeable, devient ainsi l'énergie mécanique Em du train par rapport au point bas :

E_m = E_P = m g H

Durant la descente, cette énergie potentielle diminue au profit de l'énergie cinétique Ec proportionnelle à la masse du véhicule et au carré de sa vitesse v :

E_c=\frac12 m v^2

Ainsi en tout point du parcours de hauteur h, sans tenir compte des déperditions de frottement, l'énergie mécanique du train de vitesse v, est la composante de ses énergies potentielle et cinétique :

E_m=E_p+E_c=m g h+\frac12 m v^2

Sur la plus grande descente du point culminant d'altitude H au point le plus bas d'altitude zéro, le véhicule peut atteindre une vitesse V spectaculaire :

m g H=\frac12 m V^2, permettant d'en déduire, pouvant aussi être donnée par la formule d'accélération : V=\sqrt{2 g H}.

A noter que sur un train long, ces vitesses sont déterminées sur son centre de gravité et différent un peu aux places avant ou arrières.

La vitesse théorique linéaire atteinte au milieu du Silver Star après un dénivelé de 67 mètres atteindrait donc en bas de la première descente 35 m/s, soit 126 km/h. En pratique les frottements, compliqués à calculer et plutôt mesurés, la réduisent d'environ 9 %, soit 115 km/h[11].

La vitesse verticale est proportionnelle au sinus de l'angle de la pente, soit 71 % pour 45°, ce qui donne une vitesse verticale maximale d'environ 82 km/h[12].

Ce transfert d'énergie se produit à chaque montée et descente d'une bosse, effectuant un ralentissement lors de la montée, suivi d'une accélération lors de la descente.

En l'absence de frottements, comme pour tout véhicule, le trajet pourrait se poursuivre indéfiniment en circuit fermé.

Dans la réalité, les énergies sont progressivement réduites tout au long du parcours en étant absorbées par la friction des roues sur les guides, les secousses pour les anciens modèles et en moindre proportion par la résistance de l'air.

L'énergie mécanique et la vitesse étant devenues faibles en fin de circuit, le train peut s'arrêter sans devoir trop freiner.

Les ingénieurs ont réussi à réduire ces pertes avec le progrès. Le rendement s'est nettement amélioré avec les guides en acier, mais les structures en bois sont toujours appréciées par certains en raison de l'effet supplémentaire d'instabilité dû aux secousses[13].

Forces des accélérations et jerks[14] [15][modifier | modifier le code]

Le but principal recherché par les passagers, même si la vitesse peut procurer un effet visuel de descente vers le sol, est plutôt celui dû aux accélérations ou variations de vitesse qu'il ressentent :

  • Les valeurs d'accélérations surtout verticales et vers le bas ou airtimes, leur procurant des effets de chute ou de légèreté (G négatifs) alternés avec ceux d'être propulsés dans les airs (G positifs)
  • Les durées d'accélération (en moindre proportion toutefois)
  • Les variations d'accélérations contrastées ou jerks

Sur une pente d'environ 45°, l'accélération verticale négative du véhicule sera en moyenne de 71% (sinus 45°) de 1 G, moins 9 % de frottements, soit donc 0,63 G.

  • Suite en attente d'être complétée ultérieurement

Montagnes russes classiques[modifier | modifier le code]

Mécanismes d'entraînement du véhicule[modifier | modifier le code]

Des roues sur pneus situés au départ du circuit amènent par entraînement le véhicule au départ de la rampe de montée.

Le véhicule s'enclenche soit sur une chaîne, soit sur un câble d'entraînement moins bruyant, qui l'achemine jusqu'au sommet. Un système de sécurité permet au train de ne pas redescendre : Au cas où cette chaîne céderait, une barre métallique viendrait se bloquer sur une partie « en crémaillère » des rails.

Une fois au sommet, le véhicule arrive en fin de chaîne dont il se désolidarise, et entame sa première descente naturelle par gravité sur la pente située en face de lui.

Parcours principal[modifier | modifier le code]

À partir de cette étape, le train ne dépend plus d'aucun moteur ou énergie d'entraînement, ayant acquis son énergie potentielle fournie au départ par le moteur de la chaîne de montée ou par le propulseur, et toute la trajectoire qui suivra sera l'énergie cinétique naturelle fournie grâce à soit la pente, soit son élan (Voir le chapitre ci-dessus).

Si la vitesse du véhicule est estimée excessive, elle peut-être parfois légèrement ralentie en cours de trajet par des freins de mi-parcours. Inversement parfois, quelques pneus situés au centre sont nécessaires pour accélérer le véhicule.

Comme le véhicule perd au fur et à mesure de l'énergie due aux forces de frottement des roues sur le rail ou guide notamment, c'est ce qui explique que la première descente est très souvent la plus haute, et que les pentes suivantes seront de moins en moins hautes, le véhicule ayant en outre tendance à ralentir tout au long du parcours.

La plupart des montagnes russes modernes sont parfaitement étudiées et élaborées par les constructeurs, en s'arrangeant pour que même avec cette diminution continuelle d'énergie, le passager continue de ressentir des sensations variées tout au long du parcours, par le biais de bosses rapprochées, voire loopings. Dans les montagnes russes plus anciennes, c'est tout de même souvent la première descente qui reste la plus spectaculaire.

Le ralentissement n'est toutefois pas suffisant pour stopper totalement le véhicule lors de son retour en station, nécessitant un frein d'arrivée supplémentaire.

Montagnes russes lancées[modifier | modifier le code]

Le train peut être « propulsé » par deux types de moteurs :

  • Un moteur linéaire : une série d'aimants situés en chaîne sur les rails sont synchronisés pour faire accélérer le train au fur et à mesure qu'il passe à proximité d'eux
  • Un moteur hydraulique : un câble relie le train à un treuil situé au bout de la ligne droite qui va être parcourue. Ce treuil va tourner sous la pression de fluides liquides produit par le moteur, et va donc tirer le train. Un moteur hydraulique est plus puissant, donc plus rapide qu'un moteur linéaire : les montagnes russes les plus rapides du monde (Formula Rossa) sont propulsées par un moteur hydraulique.

Il existe aussi des systèmes uniques comme le catapultage à pneus du Incredible Hulk ou le catapultage adapté des catapultes de porte-avions du Space Mountain Mission 2 à Disneyland Resort Paris.

Pour les trajectoires sans "Top Hat" de grande hauteur, la trajectoire s'effectue comme pour une montagne russe classique, l'énergie étant acquise par l'élan de départ et/ou la hauteur.

Cas des Top Hat de grande hauteur[modifier | modifier le code]

Le véhicule poursuit sa trajectoire sous l'impulsion de sa lancée, juste suffisante sur les "Top Hat" spécialisés tels que Kingda Ka, pour réussir à gravir le sommet du "pic", la montée le ralentissant jusqu'à l'arrêt ou presque, avant de redescendre par gravité.

Le freinage est identique à celui d'une montagne russe classique.

Types de montagnes russes[modifier | modifier le code]

Aujourd’hui il existe deux principales structures de montagnes russes : En bois ou en métal, généralement acier. Chaque type a ses caractéristiques propres, des possibilités de sensations différentes avec ses défenseurs et ses détracteurs.

  • Les montagnes russes en bois (Wooden coaster), d'origine plus ancienne et semblant plus rustiques, permettent de ressentir une plus grande sensation d'airtime ou d'envolée, produite par pentes et bosses, et possèdent une meilleure élasticité. Toutefois leur structure plus irrégulière peut occasionner davantage de secousses sur l'ensemble du trajet.
  • Les montagnes russes en métal (Steel coaster) permettent des circuits très variés avec parfois de nombreuses circonvolutions et/ou envolées (airtime). Elles sont mieux appropriées pour les inversions telles que boucles, loopings, écrous ou bretzels...
  • Les montagnes russes hybrides qui combinent le bois pour le support et le métal pour les rails, en fonction de l'effet recherché.

Néanmoins ce n'est pas vraiment la nature du support qui différencie les montagnes russes entre elles, mais plutôt l'expérience des visiteurs. L'une des méthodes est simplement de prendre chaque caractéristique constituant les montagnes russes pour les qualifier.

Catégories principales[modifier | modifier le code]

Les différents genres de montagnes russes diversifiant les sensations sont caractérisés en grande partie par les variantes de position du passager sur le véhicule ou par rapport au circuit : Au-dessus ou en dessous des rails, debout, allongé ou tête en bas, dont neuf catégories principales :

  • Montagnes russes assises (Sit down roller coaster) : Ce sont les plus traditionnelles en position assise dans un wagon, sur un circuit pouvant présenter des inversions.
  • Montagnes russes inversées (Inverted roller coaster) : Le passager est assis souvent les jambes dans le vide, sur un siège situé en dessous des rails, distinguant ainsi moins facilement le circuit à l'avance.
  • Luge sur rail (Sommerrodelbahn) : Souvent indépendante des parcs d'attractions, cette luge sur un parcours tubulaire de pente modérée et sinueux, installé sur un flanc de montagne parfois près d'une station de sports d'hiver, se pratique souvent en toutes saisons, se nommant aussi "luge d'été". Elle est de plus en plus répandue.
  • Train de la mine (Mine Train roller coaster) : Assises dans un wagon et au milieu d'un décor qui rappellent ceux des mineurs.
  • Machine plongeante (Diving Machine roller coaster) : Une ou plusieurs descentes sont totalement verticales à 90°, sur deux ou trois rangées de 6 à 10 sièges, telle que Oblivion du parc Alton Towers.
  • Montagnes russes à véhicule suspendu (Suspended roller coaster) : Les voitures suspendues sous le rail, sont en outre mobiles en pouvant se balancer sur elles-même au gré des sinuosités.
  • Montagnes russes volantes (Flying roller coaster) : Le passager est allongé sous les rails face au sol, pour des sensations inédites rappelant celles thématisées des oiseaux ou de Superman, en adoptant une posture similaire.
  • Montagnes russes sans sol (Floorless roller coaster) : Le siège est directement fixé sur les rails visibles sous les pieds.
  • Montagnes russes pipeline (Pipeline roller coaster) : La voiture unique passe au milieu des rails situés de part et d'autre.
  • Montagnes russes de motos (Motorbike roller coaster) : Le véhicule, toujours lancé et la position du passager sont semblables à ceux d'une moto circulant sur un rail.
  • Virginia Reel : Ces montagnes russes en bois étaient tournoyantes à friction latérale, mais plus aucun exemplaire ne subsiste.

Schéma de la voie[modifier | modifier le code]

Les types de circuits, classés par « design », se distinguent par l'originalité des variantes de parcours associée à l'intensité des sensations. Il en existe plus d'une vingtaine dont voici les principaux :

  • Montagnes russes lancées (Launched roller coaster) : Les trains sont propulsés par catapultage, par roues de friction, ou par des moteurs linéaires à induction ou synchrone.
  • Montagnes russes aller & retour (Out and Back roller coaster) : Leur trajet suit une première ligne droite puis effectue un angle droit et revient par le même chemin.
  • Montagnes russes racing (Racing roller coaster) : Deux parcours similaires parallèles fonctionnent simultanément pour que les trains de chaque circuit donnent l’impression de faire la course, avec quelques variantes de dénivelés. Il est parfois possible de pouvoir toucher en tendant le bras les mains des personnes de l'autre train.
  • Montagnes russes navette (Shuttle roller coaster) : Les circuits sont ouverts avec des trains allant jusqu'au bout du circuit, puis revenant. Citons l'exemple du modèle de série Boomerang de Vekoma.
  • Montagnes russes twister (Twister roller coaster) : Le trajet n'est pas linéaire, à l'inverse d'un « out and back ».
  • Wild Mouse : Constituées de petits véhicules contenant de deux à quatre personnes, rappelant la forme d'une souris géante, sur un parcours débutant par des virages serrés non relevés en "épingles à cheveu", procurant une force centrifuge importante donnant au passager l'impression d'être expulsé du circuit, suivis de quelques descentes.
  • Montagnes russes intérieures (Indoor Coaster), parfois dans l'obscurité. Elles sont situées dans des bâtiments de la forme d'un hangar partiellement ou totalement opaque, pour utiliser des effets lumineux spéciaux ou créer les décors du thème. L'obscurité empêche de distinguer les rails, l'absence de repères augmentant les effets de surprise des accélérations inattendues, comme notamment les airtimes. Elles peuvent se recouper avec d'autres types de circuit.
  • Figure 8 (Figure eight roller coaster) : Leur parcours reprend la forme du chiffre "8" sur plusieurs niveaux.

Spécificités de hauteur[modifier | modifier le code]

Cedar Point, premier parc proposant des strata montagnes russes, fut peut-être aussi par raison de merchandising, le premier à utiliser des noms spécifiques classant les montagnes russes par hauteur, qui sont passés dans le langage courant.

Méga montagnes russes[modifier | modifier le code]

Mega coaster : Leur sommet culmine à plus de 60 m. La première d'entre elles située à Busch Gardens Europe aux États-Unis, a été conçue par Bolliger & Mabillard sous le nom de Apollos Chariot[16]. Le terme Hyper montagnes russes est également utilisé en l'absence d'inversions.

Giga montagnes russes[modifier | modifier le code]

Giga coaster : Leur sommet atteint de 90 m à 120 m.

Strata montagnes russes[modifier | modifier le code]

Strata coaster : Elles s'élèvent au dessus de 120 m. Deux exemplaires existent actuellement, conçus et construits par la société Intamin :

Tera montagnes russes[modifier | modifier le code]

Tera Coaster : Au dessus de 150 mètres de hauteur. En 2016, accolée à la tour « The Skyscraper » à Orlando en Floride, la plus haute montagne russe du monde emmènera ses visiteurs à 173 mètres de haut, pour effectuer une descente atteignant 105 km/h, émaillée de loopings et de vrilles. La plus haute tour de chute verticale depuis 137 m s'y adjoindra, ainsi qu'un restaurant panoramique à son sommet[19].

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Nom habituellement employé au pluriel en français, depuis 1848 selon Le Petit Robert, ou depuis 1866 selon le TLFi
  2. Le terme russe est (russe : Американские горки (Amerikanskiye Gorki)), c'est-à-dire « petites montagnes américaines »
  3. Les "Montagnes Russes" (1500-1800)
  4. « Montagnes russes », sur Le Courrier de Russie (consulté le 31 janvier 2015)
  5. http://www.parisenimages.fr/en/collections-gallery/687-4-world-war-ii-scenic-railway-foire-du-trone-paris-june-1941
  6. Traduit de en:History of the roller coaster
  7. Auparavant, les premières montagnes russes parisiennes apparures en 1817 près de l’actuelle villa des Ternes connurent plusieurs morts dues à des sorties de pistes bien que les wagons atteignaient à peine 40 km/h.
  8. Voir
  9. Voir
  10. rcdb.com
  11. http://tpemanege.over-blog.com/article-e-etude-de-cas-100090892.html
  12. http://guide-o-parc.com/site/document/TIPE.pdf
  13. rosaireilot334.blogspot.com/p/les-differents-materiaux-dune-monatgne.html
  14. https://www.coastersworld.fr/index.php?page=r_forces
  15. http://montagne-russe-tpe-lak.blogspot.fr/p/force-centrifuge-et-airtime.html
  16. (fr) Fiche du Apollos Chariot (RollerCoaster DataBase)
  17. (fr) Fiche du Kingda Ka (RollerCoaster DataBase)
  18. (fr) Fiche du Top Thrill Dragster (RollerCoaster DataBase)
  19. http://www.zejournal.info/videos-insolites/8638-la-plus-haute-montagne-russe-du-monde-est-absolument-renversante

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Sur les autres projets Wikimedia :

Liens externes[modifier | modifier le code]

  • (fr) Coasters World - Base de données francophone de montagnes russes, Forum, actualités, articles, reportages, interviews, autres rubriques informatives très diverses.
  • (en) RCDB - Base de données sur plus de 4 500 montagnes russes à travers le monde