Bibliographie & annexes
Présentation
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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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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre CHAPAS : Ingénieur DPE – Senior expert ferroviaire
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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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6. Contraintes environnementales
6.1 Émissions polluantes
La réglementation des émissions gazeuses polluantes provenant du fonctionnement des moteurs Diesel devient de plus en plus contraignante, quel que soit le pays (tableau 3). La première conséquence, compte tenu de la durée de vie des matériels ferroviaires (de 30 à plus de 40 ans) est que les matériels roulants anciens ne la respectent pas et exigent alors d'importantes opérations de modernisation jointes à celles de réhabilitation.
Outre l'amélioration des qualités du combustible, avec faible teneur en soufre ou additifs, la réduction des émissions polluantes est réalisée via :
-
la conception du moteur Diesel ;
-
son utilisation en exploitation.
6.1.1 Conception du moteur Diesel
Les critères principaux sont :
-
l'abaissement de la température d'air comburant ;
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l'utilisation de filtres à particules, avec régénération par brûlage, oxydation via un additif dans le gazole, ou par réaction avec les oxydes d'azote NO x ;
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la recirculation des gaz d'échappement, permettant la réduction de la formation de NO x par un appauvrissement en oxygène dans la chambre de combustion ;
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la réduction catalytique sélective des gaz d'échappement pour réduire les oxydes d'azote NO x (utilisation d'urée : CO(NH2)2) ;
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la maîtrise simultanée des émissions de polluants et de la consommation, en utilisant l'injection électronique, système « common rail ».
Le développement actuel des moteurs fonctionnant au gaz naturel permet d'éliminer les émissions de particules et de réduire de 80 à 90 % celles d'oxydes d'azote NO x .
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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
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1 Événements
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2 Normes et standards
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3 Réglementation
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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...
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