Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La traction ferroviaire à moteur thermique (à combustion interne Diesel) est la plus répandue dans le monde, à hauteur de 80 %. Elle occupe la majeur partie de la catégorie appelée « traction autonome » au sens où l’énergie potentielle est embarquée à bord du, ou des, véhicules. L’architecture des engins nécessite une configuration adaptée aux performances de traction et aux contraintes résultant du fonctionnement de la partie motrice : combustible embarqué, adaptation des caractéristiques motrices par la transmission du couple moteur, évacuation des pertes et échappement des gaz brulés, auxiliaires de fonctionnement. Les conséquences sur l’environnement et la maintenance de tels engins constituent les aspects majeurs de cette technologie.
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Heat Engine Rail Traction (Diesel engined) is the most widespread rail traction method in the world (80%). It forms the greater part of self-contained traction where the potential energy is on board the vehicles. The architecture of engines requires a configuration adapted to traction performance and stress from the operation of moving parts: loaded fuel, motor characteristics for all axles driven, motor torque, discharge of losses and exhaust gas, and auxiliary equipment. The impact on the environment and maintenance of the engine are major aspects of this technology.
Auteur(s)
-
Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE – Senior expert ferroviaire
-
Dominique COIFFET : Technicien de mise en service ferroviaire
INTRODUCTION
L'énergie nécessaire à la traction des trains fut, durant plus d'un siècle, celle de la vapeur d'eau, produite grâce à un combustible – charbon en général, ou fuel – embarqué à bord, soit de la locomotive, soit d'un véhicule attelé à la locomotive : le « tender » (« chariot » en français). Ce type de traction a été appelé « autonome » par comparaison avec la traction « électrique » qui, à partir de 1879, se développa grâce à une infrastructure de distribution d'électricité le long de la ligne.
Il faut attendre 1912 pour voir la première locomotive utiliser un moteur « Diesel », du nom de son inventeur qui déposa le brevet du moteur à combustion interne en 1892. Dès lors la traction « autonome à vapeur » sera progressivement remplacée par la traction « autonome à moteur thermique », d'un rendement énergétique très supérieur et de pollution incomparablement plus faible.
L'objet du présent article est de traiter de la traction à moteur thermique. Elle est l'une des composantes principales parmi celles de l'appellation « autonome ». Nous la définissons en première partie et en analysons les avantages et les contraintes. En seront donnés les principaux critères de développement dans le monde.
La deuxième partie présente les différents types de moteurs thermiques utilisés, leurs spécificités et leurs principales applications.
En troisième partie, sont analysés les critères de dimensionnement en termes de puissance installée, en regard des contraintes de masse et d'encombrement. Les conséquences sur l'architecture du véhicule moteur en sont déduites.
Le couple délivré par le moteur thermique est incompatible avec l'effort à transmettre par les essieux sur la voie ; un intermédiaire, appelé « transmission », s'impose. Nous en énumérons les trois types possibles en quatrième partie. Des articles spécifiques traiteront plus en détail ces transmissions.
L'application du moteur thermique impose des solutions d'architecture du véhicule moteur bien particulières pour la mise en œuvre de toutes les fonctions : réserve de combustible, alimentation, refroidissement, auxiliaires. C'est l'objet de la cinquième partie.
L'étude des principaux impacts environnementaux est exposée dans la sixième partie où sont également analysées les spécificités de la maintenance.
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Contraintes environnementales5. Architecture du matériel de traction thermique
5.1 Installation en caisse
Nous distinguons les véhicules de grande puissance – locomotives – des automoteurs de petite et moyenne puissance.
HAUT DE PAGE5.1.1 Moteur Diesel et transmission
Sur locomotive, le moteur Diesel est l'organe le plus lourd et le plus volumineux. Si le critère de disponibilité en cas de défaillance en mode commun est primordial, deux moteurs Diesel peuvent être disposés de façon à assurer une performance dégradée. Dans le cas d'un seul moteur, il doit être disposé au centre de la caisse ; dans le cas de deux moteurs, ils sont installés symétriquement par rapport au centre de la caisse.
La transmission du couple moteur est liée au moteur Diesel ; sa disposition ne peut être dissociée de celui-ci. Dans le cas de la transmission électrique, le générateur (alternateur) est flasqué directement sur le bâti du moteur (figure 7 a). La transmission hydrodynamique peut être liée par un arbre à cardans (figure 7 b).
Le moteur est fixé au châssis de la caisse de sorte que les liaisons doivent supporter la masse verticale et les accélérations longitudinales, et amortir le plus complètement possible les vibrations engendrées par le fonctionnement du moteur. Les montages peuvent être :
-
secs ;
-
sur semelles résilientes ;
-
sur plots élastiques.
Dans le cas d'un automoteur l'ensemble de la caisse est réservé aux passagers et la hauteur du plancher doit être la plus faible possible pour en faciliter l'accès. Le moteur et sa transmission sont installés généralement sous la caisse (figure 8). Dans le cas de la transmission électrique, le groupe moteur-alternateur n'ayant pas de liaison mécanique avec les essieux, il peut être installé en toiture.
HAUT DE PAGE
Le combustible (gas-oil) est contenu dans une soute de volume, donc de masse, variable...
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Architecture du matériel de traction thermique
BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Traction ferroviaire bimode et hybride – Impact des nouvelles technologies.
-
Composantes et applications électriques du système ferroviaire.
-
Technologie des moteurs thermiques.
-
Matériel roulant ferroviaire – Architecture et conception mécanique.
-
Émissions polluantes des moteurs thermiques – Procédures d'essais.
-
...
ANNEXES
-
1 Événements
-
2 Normes et standards
-
3 Réglementation
-
4 Annuaire
- 4.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
- 4.2 Constructeur de matériel ferroviaire (voies, matériels roulants, signalisation)
- 4.3 Constructeur de matériel ferroviaire (véhicules sur rails, transmissions hydrodynamiques)
- 4.4 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
- 4.5 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
InnoTrans (International Trade Fair for Transport Technology)
Berlin – Salon des composants innovants, véhicules, systèmes ferroviaires
Années paires http://www.innotrans.de
HAUT DE PAGE
UIC : Document 624 - 04-02 - Exhaust emission tests for Diesel Traction engines - -
UIC 622-O - 07-80 - Définition de la puissance nominale des locomotives et automotrices à moteurs à combustion interne - -
UIC 623-1-OR - 02-08 - Procédures d'homologation des moteurs diesel d'engins moteurs - -
UIC 623-2-OR - 01-14 - Essai d'homologation des moteurs Diesel d'engins moteurs - -
UIC 623-3...
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