Traction à moteur thermique - Architecture d'ensemble

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.