Pourquoi l'appelle-t-on une locomotive ?
La définition du terme « locomotive » trouve son origine dans le mot latin loco – « d’un lieu », et dans le terme latin médiéval motive qui signifie « qui entraîne un mouvement ». Utilisé pour la première fois en 1814, il s’agit d’une forme abrégée du mot « locomotive ». Il a été utilisé pour faire la différence entre les moteurs à vapeur stationnaires et les moteurs autopropulsés.
Un moteur ou une locomotive est un véhicule de transport ferroviaire qui donne au train son énergie motrice. Si une locomotive est suffisamment compétente pour transporter une charge utile, elle est généralement désignée par plusieurs termes tels que wagon, motrice ou autocar.
A quoi sert une locomotive ?
Traditionnellement, les locomotives sont utilisées pour tirer les trains sur la voie depuis l’avant. Cependant, le concept de « push-pull » est très large, le train pouvant avoir une locomotive à l’avant, à chaque extrémité ou à l’arrière, selon les besoins. Plus récemment, les chemins de fer ont commencé à adopter la puissance des distributeurs ou DPU.
Quelle est la différence entre un train et une locomotive ?
Les locomotives remplissent généralement certains rôles comme : –
- La locomotive qui est reliée à l’avant d’un train pour le tirer est appelée locomotive du train.
- Pilote de gare – La locomotive est déployée dans une gare pour aiguiller les trains de passagers.
- Locomotive pilote – La locomotive reliée à la locomotive du train à l’avant, pour faciliter la double tête.
- Moteur de banque – La locomotive est reliée à l’arrière d’une locomotive de train ; cela est possible grâce à un aiguillage ou un démarrage difficile.
Les locomotives sont utilisées dans diverses opérations de transport ferroviaire, telles que la traction de trains de passagers, les manœuvres et les trains de marchandises.
La configuration des roues d’une locomotive décrit le nombre de roues qu’elle possède ; les techniques populaires comprennent la classification UIC, les systèmes de notation Whyte, la disposition des roues AAR, etc.
Différence entre les locomotives de fret et de passagers
La distinction la plus apparente réside dans la forme et la taille du corps de la locomotive. Comme les trains de passagers se déplacent plus rapidement que les autres trains, la résistance de l’air joue un rôle plus important que pour les unités de fret. La plupart des locomotives à passagers ont généralement un capot sur toute la longueur de la carrosserie ; cela peut être pour des raisons esthétiques.
D’un autre côté, les unités de fret ont tendance à avoir plus de raisons de s’arrêter là où le conducteur doit monter et descendre de la locomotive, et sont plus susceptibles de se déplacer en arrière, et elles ont donc un capot mince autour de la véritable centrale électrique. Cela permet une meilleure visibilité lors de la marche arrière et offre la possibilité d’avoir des escaliers plutôt que des échelles, ce qui est beaucoup plus confortable pour le personnel qui doit monter et descendre fréquemment de la locomotive.
Les locomotives de fret sont créées pour un plus grand couple (une force de torsion) et les locomotives de passagers sont fabriquées pour une plus grande vitesse. Un moteur normal de locomotive de fret développe entre 4 000 et 18 000 chevaux.
L’engrenage des locomotives de passagers se distingue également de celui des locomotives de fret en ce que leur rapport est plus faible, de sorte que le moteur de traction tourbillonne moins de fois par rotation de roue.
Normalement, les moteurs de transport de passagers nécessitent des vitesses maximales accrues, tandis que les moteurs de transport de marchandises ont besoin de forces de traction au démarrage plus importantes, car ils propulsent des trains plus lourds. Cela se traduit par différents rapports de vitesse dans la transmission (qui, dans les moteurs électriques et diesel-électriques, ne comporte pas de nombreux rapports).
Histoire de l’invention de la locomotive
La longue histoire du transport ferroviaire a commencé dans les temps anciens. L’histoire des locomotives et des rails peut être classée en plusieurs intervalles distincts qui se distinguent principalement par les matériaux avec lesquels les chemins ou les voies ont été construits, et par la puissance motrice utilisée.
200 ans de technologie des locomotives de trains
La technologie de poussée ferroviaire a connu une explosion de l’invention au cours des deux siècles précédents.
L’ingénieur cornouaillais Richard Trevithick s’est creusé les méninges et a informé le monde de la création d’un chemin de fer dans ce hameau minier gallois, il y a vingt ans. L’introduction du chemin de fer a transformé la dynamique des personnes à travers le monde.
En donnant l’exemple de la première locomotive à vapeur opérationnelle, Trevithick a normalisé le soulèvement des transports ; la révolution industrielle a stimulé la flambée du soulèvement des transports, qui a été intensifié et facilité tout au long des années 1900 par les sources d’énergie modernes et une préoccupation croissante pour les performances environnementales et la productivité.
Depuis les machines à vapeur rudimentaires produites au 19e siècle jusqu’aux notions de momentum progressif (processus consistant à tirer et à pousser pour faire avancer un objet) qui n’ont pas encore été complètement vérifiées, nous parcourons ici le chemin de la mémoire à travers le passé, le présent et le destin attendu des progrès de la technologie des locomotives.
Ce n’est qu’en 2004 que l’effort de Richard a été largement reconnu, après deux cents ans de sa présentation influente – par la Royal Mint, qui a mis en circulation une pièce commémorative de 2 £ portant le nom et l’innovation de Trevithick.
En 1804 : Richard Trevithick offre au monde l'ère de la puissance de la vapeur.
En 1804 : Richard Trevithick offre au monde l’ère de la puissance de la vapeur.
En 1804, un ingénieur des mines britannique, l’explorateur et inventeur Richard Trevithick, avant sa révolution ferroviaire massive, menait depuis longtemps des recherches sur les moteurs à vapeur utilisant la haute pression, avec des résultats variés ; de la présentation triomphale de la locomotive routière à vapeur en 1802, appelée « Puffing Devil », à la catastrophe de 1803, à Greenwich, qui a fait quatre victimes à cause d’une explosion de l’un de ses moteurs de pompage fixes. Ses adversaires ont utilisé cet événement malheureux pour ridiculiser les dangers de la vapeur à haute pression.
Cependant, le dur labeur de Trevithick a été récompensé et sa « locomotive Penydarren » a atteint une position de premier plan en raison des innovations dans la technologie des locomotives, puisqu’elle est devenue la première locomotive à vapeur fonctionnant correctement dans les chemins de fer.
Électrification des chemins de fer – 1879
À la fin du XIXe siècle, l’Allemagne était le noyau de la croissance des locomotives électriques. Werner von Siemens fait la démonstration du premier train de passagers électrique d’essai. Il est le créateur et le père de la vaste organisation d’ingénierie Siemens AG. La locomotive, qui a concrétisé la notion de troisième rail isolé pour fournir de l’électricité, a transporté un total de quatre-vingt-dix mille passagers.
Siemens a permis de monter la toute première ligne de tramway électrique de la planète en 1881 dans l’exurbain berlinois de Lichterfelde, jetant ainsi les bases de locomotives similaires pour le Mödling & Hinterbrühl Tram à Vienne et le Volk’s Electric Railway à Brighton, tous deux inaugurés en 1883.
L’exigence de rails respectueux de l’environnement dans les passages souterrains et les métros est à l’origine de l’innovation des trains électriques. Après quelques années, l’amélioration de l’efficacité et la facilité de construction ont donné lieu à l’apparition de la climatisation.
Kálmán Kandó, un ingénieur hongrois, a joué un rôle majeur dans l’évolution des lignes électrifiées de longue distance, dont le chemin de fer Valtellina de cent six kilomètres en Italie.
À l’heure actuelle, les locomotives électriques continuent de jouer un rôle important dans le domaine ferroviaire grâce aux aides à la grande vitesse telles que l’Acela Express et le TGV français aux États-Unis. Néanmoins, les dépenses énormes liées à l’électrification des lignes pour l’utilisation des locomotives électriques, telles que les caténaires ou le troisième rail, restent un obstacle à l’application étendue de cette technologie.
Procédure Diesel Isation( !) 1892 – 1945
Le droit d’auteur du Dr Rudolf Diesel en 1892 sur son moteur diesel a rapidement suscité des présomptions quant à la manière dont cette technique de combustion interne actuelle pourrait peut-être aussi s’appliquer à la poussée des chemins de fer. Cela a nécessité de nombreuses années, car les avantages du diesel peuvent être compris de manière appropriée sur les locomotives ferroviaires.
À la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, l’industrie des locomotives a connu un développement et une croissance continus grâce à des moteurs diesel plus efficaces et à des rapports puissance/poids plus élevés.
Nombre d’entre elles émanent de Sulzer, une société d’ingénierie suisse dans laquelle Diesel a travaillé pendant longtemps. Le diesel a atteint le zénith pour composer des locomotives à vapeur presque dépassées par l’éventualité croissante du début de la deuxième guerre mondiale. En 1945, la locomotion à vapeur était devenue extrêmement rare dans les nations avancées et progressistes et, à la fin des années 1960, elle était devenue une bête rare.
Les locomotives diesel offraient de multiples avantages fonctionnels apparents, notamment l’exploitation de plusieurs locomotives, l’accessibilité des sites éloignés sans qu’il soit nécessaire de les électrifier dans des zones difficiles comme les montagnes et les forêts, une alimentation peu coûteuse, des temps d’attente, des procédures de travail moins exigeantes en main-d’œuvre et une efficacité thermique adéquate.
De 1945 à aujourd'hui : L'essor des locomotives diesel-électriques
Une fois que l’autorité du diesel sur les locomotives à vapeur a été confirmée, la période d’après-guerre a regorgé de suggestions – théories et inventions – pour améliorer la poussée du rail, chacune accomplissant des réalisations éclectiques. Le train électrique nucléaire est l’une des nombreuses stratégies farfelues planifiées par le Dr Lyle Borst de l’université de l’Utah au début du XIXe siècle.
Bien que l’on ne tienne pas compte de l’importance de la protection et de la sécurité que représente le transport d’un réacteur nucléaire de deux cents tonnes à travers le pays à des vitesses élevées, les dépenses liées à l’achat de l’uranium et à la fabrication de réacteurs de locomotives pour les alimenter ont rapidement fait comprendre aux scientifiques et aux techniciens que cette idée n’était pas réalisable.
De nombreuses idées différentes, meilleures et logiques, comme les locomotives électriques à turbine à gaz, ont suscité un certain intérêt dans l’après-guerre, mais le diesel reste le monarque, même aujourd’hui.
Parmi les trois systèmes de transmission de puissance les plus répandus, les transmissions expérimentées pour l’utilisation sur les moteurs diesel – électrique, mécanique et hydraulique – il était désormais évident que le diesel-électrique était devenu le nouvel idéal dans le monde. Parmi les trois systèmes, à savoir le système électrique, le système mécanique et le système hydraulique, les locomotives diesel-électriques – dans le cadre desquelles un moteur diesel fait fonctionner un générateur de courant alternatif ou continu – sont celles qui ont connu le plus d’améliorations à la fin du 20e siècle et représentent la majorité des locomotives diesel actuellement en service.
À la fin du 20e siècle, les locomotives diesel-électriques ont ouvert la voie à de nouveaux systèmes de locomotion contemporains qui ont pris en compte le scepticisme environnemental qui commençait à se manifester et ont conquis les débats sur la propulsion ferroviaire à ce jour. Par exemple, en 2017, les trains hybrides avaient ajouté un système de stockage d’énergie rechargeable (RESS) à la procédure diesel-électrique qui permet aux trains, y compris les nombreuses locomotives qui ont été érigées dans le cadre de l’entreprise britannique Intercity Express, de se mettre au travail.
Les tendances du 21e siècle : L’hydrail et le gaz naturel liquéfié
Le diesel a alimenté le développement des réseaux ferroviaires dans le monde entier pendant la majeure partie du 20e siècle.
Cependant, au XXIe siècle, les effets négatifs considérables des trains diesel sur notre atmosphère, notamment l’émission de gaz à effet de serre comme le CO2 et les émissions toxiques telles que les oxydes d’azote (NOx), la poussière et la suie, ont conduit à la mise au point de techniques de locomotive plus écologiques. Quelques-unes d’entre elles sont opérationnelles, tandis que les autres sont encore en projet.
Le soulèvement du gaz de schiste, un effort sans fin aux États-Unis qui commence à prendre de l’ampleur partout dans le monde, a suscité un examen considérable de la perspective du gaz naturel liquéfié (GNL) comme carburant d’impulsion pour les chemins de fer. Le diesel étant remarquablement mieux noté que le GNL, et le GNL promettant trente pour cent d’émissions de carbone en moins et soixante-dix pour cent de NOx en moins, il peut s’avérer bénéfique tant sur le plan économique qu’environnemental.
De nombreux opérateurs de fret importants, dont BNSF Railway et la Compagnie des chemins de fer nationaux du Canada, ont expérimenté ces dernières années des locomotives au GNL pour rendre ce changement raisonnable. Les problèmes logistiques et réglementaires subsistent, mais si le prix de l’avantage du carburant reste élevé, les problèmes seront probablement résolus.
Le GNL peut impliquer une certaine déduction des émissions, mais il lie l’industrie à l’économie des hydrocarbures, alors que le consensus scientifique suggère que la civilisation entame immédiatement la transition vers un avenir post-carbone afin d’éviter des modifications climatiques dangereuses.
Les locomotives télécommandées ont commencé à entrer en service dans les opérations de changement, dans la dernière moitié du vingtième siècle étant un peu régulées par un opérateur extérieur à la locomotive. Le principal avantage est qu’un seul opérateur peut gérer le chargement du charbon, du gravier, des céréales, etc. dans les wagons. Un opérateur similaire peut faire circuler le train selon les besoins.
L’Hydrail, une notion de locomotive moderne qui consiste à utiliser des piles à hydrogène durables plutôt que des moteurs fonctionnant au diesel, n’émet que de la vapeur lors de l’exploitation. L’hydrogène peut être produit par des dérivés d’énergie à faible teneur en carbone comme le nucléaire et l’éolien.
Les véhicules Hydrail utilisent l’énergie chimique de l’hydrogène pour la propulsion, soit en brûlant de l’hydrogène dans un moteur à combustion interne à hydrogène, soit en faisant réagir l’hydrogène avec l’oxygène dans une pile à combustible pour faire fonctionner des moteurs électriques. L’utilisation extensive de l’hydrogène pour alimenter le transport ferroviaire est un élément fondamental de l’économie dirigée de l’hydrogène. Ce terme est largement utilisé par les professeurs chercheurs et les machinistes du monde entier.
Les véhicules Hydrail sont normalement des véhicules hybrides dotés d’un système de stockage d’énergie renouvelable, comme les super condensateurs ou les batteries qui peuvent être utilisés pour réduire la quantité de stockage d’hydrogène nécessaire, le freinage régénératif et l’amélioration de l’efficacité. Les applications hydrail probables comprennent toutes les catégories de transport ferroviaire telles que le transport rapide sur rail, le transport de passagers, les chemins de fer miniers, les trains de banlieue, les trains de marchandises, les trains légers, les tramways, les systèmes ferroviaires industriels et les attractions ferroviaires uniques dans les musées et les parcs.
Des projets de modèles de tramways à hydrogène ont été réalisés grâce à un organisme de recherche efficace dans des pays tels que le Japon, les États-Unis, le Royaume-Uni, l’Afrique du Sud et le Danemark, tandis que la petite île néerlandaise d’Aruba a l’intention de lancer la première flotte de tramways à hydrogène au monde à Oranjestad, la capitale de l’île néerlandaise d’Aruba.
Stan Thompson, un défenseur bien connu de l’économie de l’hydrogène, a déclaré : « Hydrail sera probablement la principale technologie de propulsion ferroviaire autonome de la planète jusqu’à la fin du 21e siècle, et il se pourrait donc que cette invention de technologie propre finisse par faire tomber les locomotives fonctionnant au diesel de leur siège.
Locomotives - classification
Avant que les locomotives ne commencent à fonctionner, la force opérationnelle des chemins de fer était créée par différentes techniques moins avancées telles que la force humaine, les moteurs statiques ou à gravité qui actionnaient des systèmes de câbles. Les locomotives peuvent produire de l’énergie à l’aide d’un combustible (bois, pétrole, charbon ou gaz naturel), ou elles peuvent être alimentées par une source d’électricité externe. La plupart des scientifiques classent généralement les locomotives en fonction de leur source d’énergie. Les plus populaires d’entre eux incluent :
Locomotive Moteur à vapeur
Une locomotive à vapeur utilise un moteur à vapeur comme principale source d’énergie. La forme la plus populaire de la locomotive à vapeur comprend une chaudière pour produire la vapeur utilisée par le moteur. L’eau de la chaudière est réchauffée par la combustion de substances inflammables – bois, charbon ou pétrole – pour produire de la vapeur.
La vapeur du moteur fait bouger les pistons alternatifs qui sont appelés « roues motrices » adjacentes à ses roues principales. Les stocks d’eau et de carburant sont transportés avec la locomotive, soit dans des soutes et des réservoirs, soit sur la locomotive. Cette configuration est appelée « locomotive-citerne ». Richard Trevithick a créé la première locomotive à vapeur ferroviaire grandeur nature en 1802.
Les locomotives diesel et électriques contemporaines sont plus rentables et une équipe considérablement réduite est nécessaire pour gérer et entretenir ces locomotives. Les chiffres des chemins de fer britanniques montrent que le coût du carburant d’une locomotive à vapeur est plus du double de celui d’une locomotive diesel comparable ; le kilométrage quotidien qu’elles peuvent parcourir est également inférieur.
À la fin du 20e siècle, toute locomotive à vapeur qui circule encore sur les voies est considérée comme un chemin de fer ancestral.
Locomotive à combustion interne
Le moteur à combustion interne est utilisé dans les locomotives à combustion interne, fixé aux roues motrices. En général, ils maintiennent le moteur à une vitesse à peu près constante, que le train soit statique ou en marche. Les locomotives à combustion interne sont classées selon la variété de leur carburant et sous-catégorisées selon leur type de transmission.
Locomotive à kérosène
Le kérosène est utilisé comme source d’énergie dans les locomotives à kérosène. Les trains au pétrole lampant ont été les premières locomotives à combustion interne au monde, avant l’électricité et le diesel. Le premier véhicule ferroviaire reconnu fonctionnant au kérosène a été construit par Gottlieb Daimler en 1887, mais ce véhicule n’était pas exactement une locomotive puisqu’il était utilisé pour transporter des marchandises. Le premier train d’huile de lampe triomphante était « Lachesis », créé par Richard Hornsby & Sons Ltd.
Locomotive à essence
L’essence est consommée comme carburant par les locomotives à essence. La première locomotive à essence économiquement réussie a été fabriquée au début du vingtième siècle à Londres pour le Deptford Cattle Market par la Maudslay Motor Company. Les locomotives mécaniques à essence sont le type le plus populaire de locomotives à essence, qui utilisent une transmission mécanique sous forme de boîtes de vitesses pour transmettre l’énergie produite par le moteur aux roues motrices, tout comme une voiture.
Cela évite la nécessité d’utiliser des boîtes de vitesses et permet de transformer la force mécanique rotative du moteur en énergie électrique. Cela peut être réalisé à l’aide d’une dynamo, puis en équipant les roues de la locomotive de moteurs de traction électriques à plusieurs vitesses. Elle favorise une meilleure accélération, car elle évite de devoir changer de vitesse, même si elle est plus coûteuse, plus lourde et parfois plus lourde que la transmission mécanique.
Diesel
Des moteurs diesel sont déployés pour alimenter les locomotives diesel. Au début de la croissance et du développement de la propulsion diesel, de nombreux systèmes de transmission étaient utilisés avec des résultats différents, la transmission électrique étant la plus importante de toutes.
On a développé toutes sortes de trains diesel, la méthode par laquelle la force mécanique est diffusée aux roues motrices de la locomotive.
Lorsque le monde s’est soigné financièrement après la guerre mondiale, il l’a fait en choisissant largement les trains diesel dans les différents pays. Les locomotives diesel offraient des performances et une flexibilité extraordinaires, et se sont avérées meilleures que les locomotives à vapeur, tout en nécessitant beaucoup moins d’entretien et de frais d’exploitation. La transmission diesel-hydraulique a été inaugurée au milieu du 20e siècle, mais, après les années 1970, les transmissions diesel-électriques ont été consommées à un niveau plus élevé.
La locomotive diesel-mécanique utilise une transmission motorisée pour diffuser l’énergie à toutes les roues. Ce type de transmission est normalement limité aux locomotives de manœuvre à faible vitesse et à faible puissance, aux wagons automoteurs et à de nombreuses unités légères. Les premières locomotives diesel étaient de type diesel-mécanique. La plupart des locomotives diesel actuelles sont des locomotives diesel-électriques.
Les facteurs les plus cruciaux et absolument vitaux de la propulsion diesel-électrique sont les moteurs diesel (également appelés moteur principal), le générateur central/alternateur-rectificateur, un système de contrôle composé du régulateur du moteur et d’éléments électriques ou électroniques, les moteurs de traction (généralement à quatre ou six essieux), englobant les redresseurs, les appareillages de commutation et d’autres éléments, qui régulent ou modifient l’alimentation électrique des moteurs de traction.
Dans le cas le plus général, le générateur peut être relié directement aux moteurs avec un appareillage extrêmement simple. Dans la plupart des cas, le générateur est lié aux moteurs avec un appareillage extrême seulement.
Les locomotives diesel alimentées par une transmission hydraulique sont appelées locomotives diesel-hydrauliques. Dans cette configuration, ils utilisent plus d’un convertisseur de couple, en mélange avec des engrenages, avec une transmission finale mécanique pour diffuser la puissance du moteur diesel aux roues.
Le principal utilisateur mondial de transmissions hydrauliques principales était la République fédérale d’Allemagne.
Une locomotive à turbine à gaz est une locomotive utilisant un moteur à combustion interne doté d’une turbine à gaz. La transmission d’énergie est nécessaire aux moteurs pour faire levier sur les roues et doit donc pouvoir continuer à fonctionner lorsque la locomotion est arrêtée.
Ces locomotives utilisent une transmission autorégulée pour fournir aux roues la production d’énergie des turbines à gaz.
Les turbines à gaz présentent certains avantages par rapport aux moteurs à piston. Ces locomotives ont un nombre limité de pièces mobiles, ce qui réduit les besoins en graisse et en lubrification. Il réduit les dépenses d’entretien et le rapport poids/puissance est considérablement plus élevé. Un moteur à cylindre plein similaire est supérieur à une turbine d’un rendement de force donné, ce qui permet à un train d’être exceptionnellement rentable et efficace sans être énorme.
Le rendement et la puissance d’une turbine diminuent tous deux avec la vitesse de rotation. Le châssis d’une locomotive à turbine à gaz peut donc être utilisé principalement pour les déplacements sur de longues distances et les déplacements rapides. D’autres problèmes liés aux locomotives électriques à turbine à gaz concernaient l’intensité sonore extrême et les bruits particuliers évoqués.
Locomotive électrique
Un train qui fonctionne exclusivement à l’électricité est appelé train électrique. Il est utilisé pour faire circuler des trains grâce à un conducteur qui travaille en continu le long de la voie et qui peut, dans l’ensemble, utiliser l’un des éléments suivants : une batterie facilement accessible, un troisième rail monté au niveau de la voie, ou une ligne aérienne, reliée à des poteaux ou à des pinacles le long de la voie ou sur les toits des passages.
Les systèmes à troisième rail et les câbles aériens utilisent généralement les rails de roulement comme conducteur de récupération, mais certaines structures utilisent un quatrième rail distinct pour cet objectif. Le type de puissance exercée est soit un courant alternatif (CA), soit un courant continu (CC).
L’analyse des données montre que les ratios faibles se retrouvent généralement sur les moteurs de passagers, alors que les ratios élevés sont courants pour les unités de fret.
L’électricité est généralement produite dans des centrales plutôt grandes et performantes, diffusée dans les trains et distribuée au système ferroviaire. Seuls quelques chemins de fer électriques ont engagé des dépôts de production et des lignes de transmission mais peuvent accéder au maximum à l’achat d’énergie d’une centrale électrique. Le chemin de fer fournit normalement ses lignes de distribution, ses transformateurs et ses aiguillages.
Les locomotives diesel coûtent normalement vingt pour cent de plus que les locomotives électriques ; les dépenses de subsistance sont de vingt-cinq à trente pour cent plus élevées et le coût d’exploitation peut atteindre cinquante pour cent.
Locomotive à courant alternatif
Les locomotives diesel-électriques sont équipées d’un puissant moteur diesel qui produit du courant électrique destiné à être utilisé par les moteurs de traction électriques pour faire tourner les essieux du train. En fonction de la configuration de la locomotive, elle peut générer du courant alternatif ou du courant continu grâce à un générateur alimenté par le moteur diesel.
Charles Brown a formulé la première locomotive électrique pragmatique à courant alternatif, alors qu’il travaillait pour Oerlikon, à Zürich. Charles avait illustré la transmission d’énergie sur de longues distances, entre une centrale hydroélectrique, en utilisant un courant alternatif triphasé, en 1981.
Les locomotives AC contemporaines parviennent à maintenir une meilleure traction et à donner une adhérence adéquate aux voies que les catégories et modèles antérieurs. Les trains diesel-électriques alimentés en courant alternatif sont normalement utilisés pour le transport de charges massives. Néanmoins, les trains diesel-électriques alimentés en courant continu sont encore très répandus car ils sont assez peu coûteux à construire.
Les chemins de fer italiens ont été les pionniers, dans le monde entier, de la mise en place de la traction électrique sur l’ensemble d’une ligne principale et non sur une courte distance.
Locomotive électrique à batterie
Une locomotive qui est chargée par des batteries embarquées est appelée locomotive électrique à batterie ; c’est un type d’automobile électrique à batterie.
Ces locomotives sont utilisées là où une locomotive électrique ou diesel traditionnelle est inefficace. Par exemple, lorsque l’alimentation électrique n’est pas disponible, les rails d’entretien des lignes électrifiées doivent utiliser des locomotives à batterie. Vous pourriez utiliser des locomotives électriques à batterie dans des bâtiments industriels où une locomotive alimentée par une locomotive (c’est-à-dire une locomotive alimentée par du diesel ou de la vapeur) pourrait entraîner des problèmes de sécurité en raison des risques d’incendie, d’éruption ou de vapeurs dans un espace clos.
Les locomotives électriques à batterie pèsent 85 tonnes et sont utilisées sur un câble aérien de 750 volts avec une autonomie supplémentaire substantielle lorsqu’elles fonctionnent sur des mortiers. La technologie de la batterie nickel-fer (Edison) a été utilisée par les locomotives pour assurer de nombreuses décennies de service. La technologie des batteries au nickel-fer (Edison) a été remplacée par des batteries au plomb, et les locomotives ont été retirées du service peu après. Les quatre locomotives ont été données aux musées, sauf une qui a été mise au rebut.
Le métro de Londres utilise périodiquement des locomotives électriques à batterie pour les tâches d’entretien courantes.
Les progrès du service à très grande vitesse ont donné lieu à une électrification accrue, dans les années 1960.
L’électrification des chemins de fer n’a cessé de s’intensifier au cours des dernières années et, aujourd’hui, les voies électrifiées représentent virtuellement plus de soixante-quinze pour cent de l’ensemble des voies dans le monde.
Lorsque l’on compare les chemins de fer électriques aux moteurs diesel, on constate que les chemins de fer électriques offrent une efficacité énergétique bien supérieure, moins d’émissions et des frais de fonctionnement réduits. Ils sont aussi normalement silencieux, plus forts, plus réactifs et plus crédibles que le diesel.
Ils n’ont aucune émission provinciale, ce qui constitue un avantage important dans les métros et les secteurs municipaux.
L’hybride vapeur-diesel peut utiliser la vapeur produite par un diesel ou une chaudière pour actionner un moteur à piston.
Les locomotives à vapeur nécessitent un entretien beaucoup plus important que les locomotives à moteur diesel, mais il faut moins de personnel pour maintenir la flotte en service. Même les locomotives à vapeur les plus prometteuses passaient en moyenne deux à six jours par mois au garage pour l’entretien régulier de base et la remise en état de fonctionnement.
Les restaurations massives étaient régulières, impliquant souvent l’élimination de la chaudière du châssis pour une réhabilitation majeure. Mais une loco diesel normale n’a besoin que de sept à onze heures d’entretien et de mise au point par mois ; elle peut fonctionner plusieurs années d’affilée entre deux réparations importantes. Les locomotives diesel ne contaminent pas l’environnement, contrairement aux trains à vapeur ; les unités modernes ne produisent que de faibles quantités d’émissions de gaz d’échappement.
Pile à combustible Loco électrique
Certains chemins de fer et fabricants de locomotives ont évalué la perspective de déployer des locomotives à pile à combustible au cours des 15 à 30 prochaines années.
Le principal train minier de 3,6 tonnes, 17 kW d’hydrogène (unité énergétique), contrôlé en 2002, a été présenté. Il était plus petit que la normale par hydrail à Kaohsiung, Taiwan et a été employé pour le service en 2007. Le Rail-power GG20B est une représentation supplémentaire d’un train électrique à pile à combustible.
Le changement environnemental s’accélère, et il est temps de limiter les émissions de carbone dues aux transports – immédiatement.
Le rapport, une étude sur l’utilisation des piles à combustible et de l’hydrogène dans le secteur ferroviaire, conclut que les trains à piles à combustible joueront un rôle crucial dans l’évolution vers une économie à zéro émission. En fait, selon le rapport, d’ici 2030, de nombreux véhicules ferroviaires récemment achetés en Europe pourraient être alimentés en hydrogène.
Les trains fonctionnant à l’hydrogène sont stabilisés pour perturber l’industrie ferroviaire en tant qu’option zéro émission, rentable et performante au diesel.
Une étude récente montre que les trains à hydrogène ont un réel potentiel commercial, mais il reste encore beaucoup à faire en matière d’essais et d’amélioration de la disponibilité des produits pour les trains de manœuvre et les grandes lignes.
La part de marché des trains à hydrogène équipés de piles à combustible pourrait atteindre 41 % d’ici 2030 en Europe, compte tenu des conditions favorables à la croissance et au développement du marché. Ballard domine le secteur en créant des solutions ferroviaires explicites.
Avantages de la locomotive électrique à pile à combustible :
- Des degrés d’hybridation flexibles
La formulation d’agencements composites de batteries et de piles à combustible sur rail est cruciale pour améliorer l’autonomie et les performances.
- Trains de piles à combustible en matériaux composites
Il peut supporter des poids de 5 000 tonnes et se déplacer à une vitesse d’environ 180 km/h, sur une distance d’environ 700 km.
Des assortiments adaptables sont réalisés en modifiant le rapport entre les piles à combustible et les batteries.
- Ravitaillement rapide, moins de temps d’arrêt
Les wagons fonctionnant à l’hydrogène sont ravitaillés en moins de 20 minutes et peuvent rouler pendant plus de 18 heures sans avoir à refaire le plein.
- Pas de limitations fonctionnelles d’une configuration 100% batterie
Les trains alimentés par des batteries présentent des lacunes importantes, notamment une autonomie réduite et des temps d’arrêt plus importants pour le remplacement des batteries. Par conséquent, ils ne conviennent qu’à des passages et des itinéraires spécifiques, ce qui limite considérablement les opérateurs ferroviaires.
Les trains alimentés par des piles à combustible peuvent fonctionner efficacement sur un plus large éventail de trajets, sans pratiquement aucun temps d’arrêt. Les trains à piles à combustible sont les plus rentables lorsqu’ils sont utilisés sur des trajets non électrifiés plus longs, de plus de 100 km.
- Moins les dépenses cumulées d’exploitation
Non seulement l’infrastructure caténaire pour les trains 100% électriques est coûteuse à mettre en place (1 à 2 millions de dollars par kilomètre), mais elle peut également être coûteuse à réguler et à maintenir.
D’autre part, les trains à hydrogène ont un coût brut d’exploitation prometteur et inférieur.
Une analyse du coût total de possession (TCO) montre que les trains fonctionnant à l’hydrogène sont l’option la moins coûteuse par rapport au diesel et à l’électrification par caténaire lorsque celle-ci est réalisée :
Le prix du diesel dépasse les 1,35 euro par litre.
Les tarifs de l’électricité sont inférieurs à 50 euros par MWh.
- Des performances extrêmement élevées
Elles sont tout aussi adaptables et polyvalentes que les locomotives diesel à portée similaire. Ils peuvent tout aussi bien supporter les exigences du transport ferroviaire lorsque le diesel sera supprimé.
Une locomotive hybride
qui utilise un système embarqué de stockage d’énergie rechargeable (RESS), placé entre la source d’énergie (souvent un moteur principal diesel) et le système de transmission de la traction fixé aux roues tournantes. À l’exception de la batterie de stockage, les locomotives diesel maximales sont diesel-électriques, elles possèdent tous les éléments d’une transmission hybride en série, ce qui rend cette possibilité assez simple.
Il existe plusieurs types de locomotives croisées ou bimodes qui utilisent plus de deux variétés de puissance motrice. Les locomotives électro-diesel sont les hybrides les plus répandus, alimentées soit par l’électricité, soit par un moteur diesel embarqué. Les locomotives hybrides sont utilisées pour effectuer des trajets continus sur des voies qui ne sont que partiellement électrifiées. Certains des représentants de cette catégorie sont le Bombardier ALP-45DP et l’EMD FL9.
Les faits amusants sur les locomotives !
- La plus longue ligne directe de locomotives se trouve à Moscou.
- Différents types de locomotives peuvent fonctionner à partir de différentes sources : – électricité, diesel, vapeur.
- Les trains à grande vitesse actuels peuvent rouler à une vitesse maximale de 300 mph.
- WAG – 9 est la locomotive cargo la plus puissante des chemins de fer indiens avec une puissance de 6120 chevaux et une vitesse maximale de 120 kmph.
- La locomotive à lévitation magnétique est actuellement la plus rapide du monde.
- New York détient le record du plus grand nombre de quais pour passagers dans une seule gare.
- L’Australie a le chemin le plus droit du monde.
- L’Australie détient également le record de la locomotive la plus lourde.
- L’entreprise publique Chittaranjan Locomotive Works (CLW) a offert aux chemins de fer indiens le moteur le plus rapide de leur histoire. Le WAP 5 modifié, qui n’a pas encore de titre, devrait se déplacer à 200 mph.
- Il y a soixante-quinze ans, un record du monde, toujours inégalé, a été accompli par une machine à vapeur appelée Mallard. Pendant deux minutes seulement, la locomotive a filé à une vitesse de 126 miles par heure sur un tronçon de voie ferrée, au sud de Grantham.
- La locomotive de l’Union Pacific appelée « Big Boy » 4014 est la plus grande locomotive jamais construite. Elle est devenue la Californie du Sud après un énorme programme de restauration.
- Le seul pays au monde qui n’a pas de chemin de fer est l’Islande. Bien qu’il y ait eu quelques systèmes ferroviaires en Islande, la nation n’a jamais eu de réseau ferroviaire général.
- Les locomotives diesel peuvent atteindre des vitesses de 100 à 100 km/h.
- Le 21 juin 2001, le record du plus long train jamais tiré a été établi, en Australie occidentale, entre Port Hedland et Newman, sur une longueur de 275 km. Le train comprend 682 wagons de minerai de fer emballés et 8 locomotives GE AC6000 et a déplacé 82 262 tonnes de minerai, soit un poids total de près de 100 000 tonnes.
- Au cours de l’été 1912, la première locomotive à moteur diesel de la planète a été exploitée sur le chemin de fer de Winterthur-Roman’s horn en Suisse. En 1913, lors de tests supplémentaires, de nombreux problèmes ont été découverts.
- L’AC6000CW est globalement l’une des plus importantes et des plus puissantes locomotives diesel à un seul moteur.
- La locomotive la plus puissante des chemins de fer indiens, la WAG12B, a été assemblée et a rejoint le réseau des chemins de fer indiens. Le WAG12B est doté de 12000 CV et a été développé en partenariat avec la société française Alstom.
- Il y a environ 12 147 locomotives en Inde.
- La première locomotive du monde avait une vitesse de 10 mph.
- La principale compagnie ferroviaire de marchandises de classe 1 des États-Unis est BNSF Railway, qui produit plus de 23,5 milliards de dollars américains de revenus d’exploitation en 2019. Le chemin de fer se concentre sur le transfert de produits de fret tels que les produits industriels, le charbon, les marchandises ou les produits agricoles.
- La ligne ferroviaire la plus longue et l’une des plus fréquentées au monde est le ld Transsibérien (la ligne Moscou-Vladivostok), qui s’étend sur 9 289 km.
Principe de fonctionnement d'une locomotive
Les locomotives (communément appelées « moteurs » de train) sont le centre et l’essence du réseau ferroviaire. Ils donnent de la vitalité aux voitures et aux wagons, qui sont autrement des morceaux de métal sans vie, en les transformant en trains. Le fonctionnement des locomotives est établi sur un principe très simple.
Qu’elles soient électriques ou diesel, les locomotives sont en réalité « dirigées » par un ensemble de moteurs électriques à induction à courant alternatif, appelés moteurs de traction, fixés à leurs essieux. Ces moteurs ont besoin d’électricité pour fonctionner, et la source qui fournit cette énergie est ce qui distingue les locomotives électriques des locomotives diesel.
Qu’est-ce qu’un moteur de traction de locomotive ?
Les moteurs de traction sont des moteurs électriques qui sont des versions plus grandes, sculptées, renforcées, plus complexes et importantes du moteur à induction électrique traditionnel que l’on voit dans les groupes motopompes, les ventilateurs électriques, etc. L’électricité produite par la source est finalement fournie aux moteurs de traction, qui actionnent et font tourner les roues de la locomotive.
Outre l’énergie fournie par le moteur, le fonctionnement de la locomotive dépend également de plusieurs autres éléments tels que la vitesse maximale, l’effort de traction, les rapports de vitesse, les facteurs d’adhérence, le poids de la locomotive, la charge par essieu, etc. Ils définissent le type d’assistance et la fonction pour laquelle la locomotive sera employée, qu’il s’agisse du transport de passagers, de marchandises ou des deux. Ceci est applicable aux locomotives électriques et diesel.
Aujourd’hui, toutes les locomotives sont réglées par microprocesseur, ce qui leur permet de fonctionner de manière méthodique et fructueuse. Ces ordinateurs collectent, compilent et évaluent régulièrement des informations afin de calculer la puissance optimale nécessaire à chaque essieu de la locomotive pour obtenir des performances de pointe en fonction de la masse, de la vitesse, de la pente, des aspects d’adhérence, etc.
Ils fournissent ensuite la quantité appropriée de puissance aux moteurs de traction correspondants. À cela s’ajoutent toutes les fonctions de soutien de la locomotive, comme les radiateurs, l’échappement, les batteries, les équipements de freinage et de ponçage, les résistances de freinage dynamique, le système de refroidissement avancé de la suspension, etc.
Les locomotives diesel sont essentiellement d’énormes générateurs d’électricité autopropulsés. Une « locomotive diesel » est un véhicule ferroviaire autonome qui circule sur les rails et pousse ou tire un train qui lui est attaché en utilisant un énorme moteur à combustion interne fonctionnant au carburant diesel comme moteur principal ou fournisseur fondamental d’énergie.
Contrairement aux véhicules ordinaires, les locomotives diesel modernes n’ont pas de relation mécanique explicite entre les roues et le moteur, de sorte que l’énergie produite par le moteur ne fait pas réellement tourner les roues. L’objectif du moteur diesel n’est pas de déplacer le train mais de convertir un gros générateur/alternateur d’électricité générant un courant électrique (initialement un courant continu, actuellement un courant alternatif), qui passe par un redresseur pour transformer le courant alternatif en courant continu si nécessaire. Il est ensuite diffusé aux moteurs de traction, qui peuvent ensuite générer le couple réel (de rotation) qui fait rouler les roues de la locomotive.
Ainsi, le rôle du moteur diesel est simplement de produire de l’énergie pour les moteurs de traction et les outils auxiliaires comme les souffleurs, les compresseurs, etc.
La plupart des locomotives diesel indiennes ont trois paires de moteurs de traction, une pour chaque essieu, sauf la WDP4 qui n’a que deux paires de moteurs de traction pour trois paires d’essieux. Les moteurs des chemins de fer indiens ont 16 cylindres disposés en V (V16), à l’exception de quelques-uns des moteurs les moins puissants, comme le WDG5, qui a un moteur V20, et le WDM2, qui n’a que 12 cylindres.
Contrairement à l’hypothèse classique, les locomotives diesel sont d’une technologie beaucoup plus moderne (1938) que les électriques (1881). Les locomotives électriques fonctionnent donc selon le même principe que les locomotives diesel. Il ne serait pas incorrect de dire que les locomotives diesel fonctionnent à l’électricité, c’est pourquoi les locomotives utilisant ce schéma d’exploitation sont appelées « diesel-électrique », ce qui englobe toutes les locomotives diesel de ligne principale en Inde.
Auparavant, il existait des locomotives dont le moteur diesel dirigeait directement les roues par le biais d’un ensemble d’engrenages. Ces véhicules étaient appelés locomotives diesel-hydrauliques. Cependant, ils étaient non seulement extrêmement complexes, mais aussi inefficaces et problématiques et ont été remplacés par des locomotives diesel-électriques.
« Transmission » pour les locomotives, désigne le procédé ou le type d’électricité diffusé du moteur aux moteurs de traction. Certaines des premières locomotives avaient une transmission en courant continu (CC), mais tous les modèles modernes ont une transmission en courant alternatif et tous les processus à l’intérieur de la locomotive sont réglés par des ordinateurs.
La locomotive diesel est une pièce d’équipement complexe et raffinée. Les locomotives diesel sont incroyablement autonomes, très adaptables, elles peuvent rouler n’importe où et n’importe quand tant qu’elles ont suffisamment de carburant dans leur réservoir. Un générateur sur roues qui produit de l’électricité pour se déplacer tout seul !
Comment fonctionne une locomotive diesel-hydraulique ?
Les locomotives diesel-hydrauliques sont assez rares par rapport aux locomotives diesel-électriques mais sont extrêmement répandues en Allemagne. Son principe est analogue à celui d’une locomotive de type diesel-mécanique, où l’entraînement du moteur est transmis par des arbres de transmission et des engrenages à chacun des essieux moteurs.
La différence est qu’au lieu d’une transmission avec de nombreux rapports fixes, on utilise un convertisseur de couple spécialisé. Le couple augmente ainsi de manière exponentielle en fonction du taux de glissement entre les arbres d’entrée et de sortie, de la même manière que dans une voiture équipée d’une transmission automatique. Il y aura une boîte de vitesses avant/arrière pour permettre à la locomotive de rouler dans les deux sens, mais sinon, aucun autre engrenage n’est utilisé.
Le principal avantage, surtout aux premiers jours du diesel, était d’ordre pragmatique. Il n’existait pas de réseaux électriques à haute tension pour transmettre l’énergie du moteur aux essieux et, lors du passage de la vapeur au diesel, les entreprises disposaient d’un grand nombre de techniciens mécaniques qualifiés et professionnels, mais peu d’entre eux avaient des connaissances et des compétences en matière d’électricité à haute tension.
Cela a rendu le maintien de l’hydraulique diesel économique et frugal. L’entraînement mécanique pourrait aussi être théoriquement plus fructueux que la transformation en énergie électrique et inversement.
L’inconvénient se situait davantage au niveau des composants mobiles, car la puissance devait être envoyée mécaniquement à chaque essieu moteur – les moteurs diesel-électriques, alors qu’il suffirait d’un moteur sur chaque essieu pour l’entraîner directement et plus efficacement.
Aujourd’hui, avec les améliorations et les progrès des moteurs et des équipements électriques qui augmentent l’efficacité du diesel-électrique, ainsi qu’un plus grand nombre de techniciens électriciens, le diesel-hydraulique est une bête rare.
Comment fonctionnent les locomotives électriques ?
Une « locomotive électrique » est un véhicule ferroviaire qui utilise l’énergie électrique provenant d’une source extérieure pour se déplacer sur des rails et tirer ou pousser un train qui y est attaché. Cette électricité provient généralement d’un troisième rail ou de câbles aériens.
Qu’il s’agisse d’une locomotive autonome ou des wagons moteurs d’une rame EMU, toutes les locomotives électriques fonctionnent selon le seul principe de l’externalisation du courant à partir de différentes sources, puis de sa modification adéquate pour fournir les moteurs de traction qui font tourner les roues.
Cette « modification » de l’énergie électrique est destinée à fournir le meilleur levier aux moteurs pour une performance sans faille dans diverses circonstances et sous diverses charges, ce qui implique un processus ardu de conversion, de reconversion, de tension, de lissage et de conversion du courant à différentes magnitudes de fréquence, à l’aide de redresseurs/thyristors, de banques de transformateurs de segments, de compresseurs, de condensateurs, d’inverseurs et d’autres composants de ce type, logés dans la caisse de la locomotive.
C’est autour de cette procédure de « modification » ou d’adaptation que tourne la technologie des locomotives électriques. On peut dire que les moteurs de traction sont les véritables « moteurs » de la locomotive électrique, car les locomotives électriques n’ont pas de « moteur » principal ou de moteur primaire, ce qui établit un parallèle avec le diesel.
Les locomotives électriques peuvent être classées en deux catégories :
- L’une est basée sur le type de courant qu’ils tirent des lignes (énergie de traction) : CA (courant alternatif) ou CC (courant continu).
- L’autre est définie en fonction du type de moteurs de traction qu’elle utilise (entraînements) : Ceux dotés de moteurs de traction triphasés à courant alternatif (CA) ou ceux dotés de moteurs de traction à courant continu (CC). Les moteurs à courant continu et à courant alternatif peuvent fonctionner sur une traction à courant continu et à courant alternatif. L’objectif central de tous les équipements logés dans les locomotives est de transformer l’énergie électrique reçue et de la rendre apte à être utilisée par les moteurs de traction.
Usine de locomotives diesel (Varanasi)
Le Banaras Locomotive Works (BLW) est une unité de production des chemins de fer indiens. Banaras Locomotive Works (BLW) a cessé la fabrication de locomotives diesel en mars 2019 et a été rebaptisé BLW en octobre 2020.
Créée au début des années 1960 sous le nom de DLW, elle a lancé sa toute première locomotive le 3 janvier 1964, trois ans après son lancement. La Banaras Locomotive Works (BLW) fabrique des locomotives qui sont des modèles issus des conceptions actuelles de l’ALCO datant des années 1960 et des conceptions GM EMD des années 1990.
En juillet 2006, DLW a externalisé les transactions de quelques locomotives à l’atelier de Parel, Central Railway, Mumbai. En 2016, elle a obtenu le titre de « Meilleur bouclier d’unité de production 2015-16 ». La première phase de l’entreprise de développement de la BLW a été inaugurée en 2016.
En 2017, elle a de nouveau obtenu le « Best Production Unit Shield 2016-17 » pour la 2e année consécutive. En 2018, elle a obtenu le « Best Production Unit Shield 2017-18 » des chemins de fer indiens pour la troisième année consécutive. La même année, elle a transformé avec succès deux anciennes locomotives diesel ALCO WDG3A en locomotives électriques WAGC3, les premières dans le monde entier.
Diesel Locomotive Works (DLW) était le plus grand fabricant de locomotives diesel-électriques en Inde. En 2020, elle a formulé la première locomotive bimode du pays, la WDAP-5. Aujourd’hui, BLW fabrique principalement des locomotives électriques WAP-7 et WAG.
En outre, les chemins de fer indiens, BLW expédie périodiquement des locomotives à divers territoires comme le Mali, le Sri Lanka, le Sénégal, le Vietnam, le Bangladesh, le Népal, la Tanzanie et l’Angola, ainsi qu’à certains fabricants en Inde, comme des aciéries, des grands ports électriques et des chemins de fer privés.
Avantages de la locomotive diesel par rapport à la locomotive à vapeur
- Ils peuvent être conduits en toute sécurité par une seule personne, ce qui les rend aptes à effectuer des tâches d’aiguillage et de manœuvre dans les cours de triage. L’atmosphère de travail est plus douce, totalement étanche et exempte de saleté et de feu, et beaucoup plus attrayante, ce qui est une partie inévitable du service des locomotives à vapeur.
- Les locomotives diesel peuvent être exploitées en plusieurs exemplaires, une seule équipe exploitant plusieurs locomotives dans un seul train, ce qui n’est pas possible avec les locomotives à vapeur.
- Comme le moteur diesel peut être mis en marche et arrêté instantanément, il n’y a pas de gaspillage de carburant qui pourrait se produire si le moteur était laissé au ralenti pour gagner du temps.
- Le moteur diesel peut être laissé sans surveillance pendant des heures, voire des jours, car presque tous les moteurs diesel utilisés dans les locomotives sont équipés de systèmes qui arrêtent automatiquement le moteur en cas de problème.
- Les moteurs diesel modernes sont conçus pour permettre de retirer les ensembles de commande tout en conservant le bloc principal dans la locomotive. Cela permet de réduire considérablement le temps pendant lequel la locomotive n’est pas en mesure de générer des revenus pendant la maintenance.
Les conditions préalables que doit remplir une locomotive diesel idéale sont les suivantes :
- Les locomotives diesel doivent être capables d’exercer un couple énorme sur les essieux afin de tirer une charge plus lourde.
- Il devrait être capable de couvrir une très large gamme de vitesses, et
- Il doit être capable de fonctionner facilement dans les deux sens.
- Il convient d’ajouter un dispositif intermédiaire entre les roues de la locomotive et le moteur diesel pour satisfaire aux exigences de fonctionnement de la locomotive mentionnées ci-dessus.
Inconvénients des locomotives diesel
Aussi omniprésents que soient les locomotives diesel à moteur général, les moteurs diesel présentent les inconvénients suivants :
- Il ne peut pas démarrer tout seul.
- Il faut le faire tourner à une certaine vitesse, appelée vitesse de démarrage, pour faire démarrer le moteur.
- Le moteur ne peut pas être utilisé à un régime inférieur à la vitesse critique inférieure, qui est censée être de 40% de la vitesse nominale sur une base habituelle. La définition de cette vitesse implique qu’il n’y a pas d’échappement ou de vibrations.
- Le moteur ne peut pas fonctionner au-delà d’une vitesse limite anormale appelée vitesse critique élevée. Il est censé être à environ 115% de la vitesse nominale. La définition de ce régime implique la vitesse à laquelle le moteur ne peut pas fonctionner sans s’endommager lui-même en raison de la charge thermique et d’autres forces centrifuges.
- Quel que soit son régime, c’est un moteur à couple constant pour un environnement de carburant spécifique. Ce n’est qu’à la vitesse nominale et au réglage du carburant qu’il peut développer la puissance nominale.
- Il est unidirectionnel.
- Il faut arrêter le moteur pour débrayer la commande, ou ajouter un mécanisme séparé.
Avec toutes les limitations énumérées ci-dessus, une transmission doit accepter tout ce que le moteur diesel fournit et être capable d’alimenter les essieux de manière à ce que la locomotive réponde aux exigences.
Toute transmission doit répondre aux exigences suivantes :
- Il doit relayer aux roues la puissance du moteur diesel.
- Il doit comporter une disposition permettant de connecter et de déconnecter le moteur des essieux pour que la locomotive puisse démarrer et s’arrêter.
- Il doit comporter un mécanisme permettant d’inverser le sens de marche de la locomotive.
- Comme les vitesses des essieux sont généralement très faibles par rapport à la vitesse du vilebrequin du moteur diesel, il doit disposer d’un réducteur de vitesse permanent.
- Au début, il doit avoir une multiplication de couple élevée, qui doit progressivement diminuer au fur et à mesure que le véhicule accélère et vice versa.
Les exigences de la traction
- Pour un démarrage sans à-coups et en douceur, la traction nécessite un couple élevé à vitesse nulle.
- Le couple doit diminuer rapidement et uniformément, et la vitesse doit augmenter avec une forte accélération une fois le train lancé.
- En fonction des conditions de la route, les caractéristiques de vitesse et de puissance peuvent s’ajuster automatiquement et uniformément pour garantir une transmission de puissance sans à-coups.
- À caractéristiques de vitesse et de couple égales, la transmission de puissance doit être réversible, avec une réversibilité simple dans les deux sens.
- En cas de besoin, il doit y avoir une disposition de débrayage de la puissance.
Utilisation idéale de la transmission d'une locomotive diesel
La transmission du moteur doit être capable d’augmenter le couple et de réduire la vitesse à un degré tel qu’il est possible de démarrer le train sans à-coup. Il doit diminuer sensiblement le couple et augmenter la vitesse selon les besoins lorsque le train a démarré. Les spécifications de couple et de vitesse de la traction doivent être constamment modifiées, en fonction des exigences de la route, afin que la transmission de la puissance se fasse sans à-coups.
Avec des spécifications de couple et de vitesse égales dans les deux sens, il devrait être capable d’inverser rapidement la transmission de puissance. Il doit être léger, robuste, et il doit y avoir très peu d’espace pour le remplir. Elle devrait être correcte et ne nécessiter qu’un entretien minimal. Il doit être facilement accessible pour la maintenance et demander des quantités minimales de consommables peu élevées.
L’obligation de la transmission idéale est que les chocs et les vibrations de la route ne doivent pas être transmis au moteur. Il devrait avoir de meilleures performances, un bon facteur de consommation et un bon degré de transmission. Il doit, si nécessaire, être capable de démarrer le moteur. Et il doit être capable de freiner si nécessaire.
Facteurs relatifs à l'efficacité des locomotives diesel
- Facteur d’utilisation de la puissance
Considéré comme un moteur à couple constant, le moteur diesel n’est capable de produire sa pleine puissance que lorsqu’il fonctionne à sa vitesse maximale et dans la configuration de carburant maximale. Le moteur doit donc toujours fonctionner à son régime optimal avec une configuration de carburant complète pour utiliser sa pleine puissance de zéro à cent pour cent de la vitesse du véhicule. Mais en réalité, ce n’est pas le cas.
Le régime du moteur est directement contrôlé par les caractéristiques inhérentes de la transmission lorsque le moteur est relié aux roues par un mécanisme de transmission tel qu’un accouplement ou une boîte de vitesses à plusieurs étages, et sa puissance varie donc proportionnellement. Le rapport entre la puissance en chevaux fournie à la transmission à tout moment de la vitesse du véhicule en service de crête et la puissance maximale montée dans les conditions du site est connu comme le facteur d’utilisation de la puissance.
- Efficacité de la transmission
Il s’agit du rapport, à n’importe quelle vitesse du véhicule, entre la puissance du rail et la puissance d’entrée de la transmission.
- Degré de transmission
Dans le choix d’un système de transmission pour une locomotive diesel, il s’agit d’une considération très importante. Elle est établie en fonction du facteur d’utilisation de la puissance et de l’efficacité de la transmission. En d’autres termes, il s’agit du rapport entre la puissance du rail à tout moment et la puissance construite à la gare.
Manuel d'entretien des locomotives diesel
En 1978, le manuel de maintenance des chemins de fer indiens a été publié pour les locomotives diesel, généralement appelé « manuel blanc ». Depuis lors, de nombreux développements techniques ont été réalisés, tels que la conception de la locomotive diesel a été intégrée avec les systèmes MBCS, MCBG, PTLOC, les filtres Moatti, les centrifugeuses, les sécheurs d’air, le RSB, les noyaux de radiateur liés mécaniquement, les moteurs AC, les filtres d’admission d’air de type sac, les compresseurs améliorés et bien plus encore.
Ces locomotives technologiquement supérieures ont des besoins d’entretien différents de ceux des anciennes locomotives conventionnelles. Le nombre de locomotives diesel installées dans les hangars à diesel s’est multiplié à peu près au même moment, entraînant la création de différentes organisations.
Un changement radical dans la philosophie de maintenance a rendu obligatoire l’installation de locomotives diesel aussi avancées sur les chemins de fer indiens, préservant l’essence de l’expertise mature acquise au fil des années d’expérience.
Ce manuel blanc répond au besoin de longue date des ingénieurs des transports de disposer d’un recueil de directives et d’orientations conformes au scénario actuel, mais aussi de servir de guide dans leur recherche d’expertise.
Cependant, l’idée de la maintenance prédictive doit être adoptée par les RI pour réduire à la fois les coûts et les temps d’arrêt de la maintenance. Pour ce faire, il faut créer une liste de critères à surveiller à distance et à prendre en compte pour décider du prochain horaire à donner à la loco lors de la dernière attention au hangar. Pour atteindre cet objectif, la surveillance à distance est une exigence importante. Il est proposé que, dans le cadre du programme de maintenance prédictive, quelques locomotives soient mises à l’essai.
Entretien électrique des locomotives diesel
La réparation de l’équipement électrique est très limitée. Elle se limite à l’analyse et à l’inspection de la cabine de contrôle des balais et des collecteurs. Le délai minimum entre deux contrôles est d’un mois et la durée est d’environ quatre heures. D’une manière générale, admettre que la conception est susceptible d’être améliorée revient à suggérer qu’une pièce d’équipement doit être modifiée ou inspectée à tout moment. Dans certaines situations, sans augmentation des coûts, cette amélioration peut être réalisée. Bien entendu, il est entendu que des problèmes imprévisibles peuvent survenir, et ceux-ci doivent être reconnus avant qu’ils n’entraînent des conséquences graves.
On peut supposer que l’inspection mensuelle des collecteurs et de l’engrenage des balais fait partie de ce groupe, mais il n’est pas possible de convenir qu’il est approprié d’envisager des problèmes mécaniques ou électriques dus au desserrage d’écrous ou d’autres dispositifs de fixation. Une fiabilité totale peut être assurée à cet égard. Il n’y a aucune raison pour que l’équipement de contrôle nécessite une attention plus fréquente que tous les six mois, en supposant que c’est le cas et que les différents contacteurs et relais remplissent leur fonction. Pour tester cette théorie, il faut faire fonctionner un équipement de contrôle sans aucune attention pendant une période plus longue, et le programme est progressivement adapté en conséquence.
Les roulements à rouleaux correctement conçus peuvent fonctionner pendant au moins trois ans sans regraissage, sauf s’ils sont exposés à des températures élevées. Les douilles autolubrifiantes sont capables de supprimer la lubrification des organes de commande. Si on les laisse tranquilles, les contacts qui rompent le courant devraient fonctionner de manière satisfaisante pendant au moins six mois. Le type à face argentée, à came et à bout doit avoir de petits contacts. Tout en assurant la ventilation nécessaire, il vaut la peine de se donner beaucoup de mal pour éliminer la poussière. Une attention particulière est accordée à l’entretien du moteur de la batterie de démarrage. Les résultats obtenus dans divers ateliers avec des batteries au plomb ou alcalines sont satisfaisants, et il n’y a pas de différence significative entre leurs coûts annuels. Les batteries au plomb sont de loin supérieures à bien des égards.
Les dépenses ne sont pas aussi importantes en raison du temps consacré au travail proprement dit, par opposition aux longs déplacements. Pour la même raison, la panne la plus simple peut entraîner une perte de temps considérable pour l’électricien et, surtout, une perte de disponibilité de la locomotive. Il souligne le besoin de continuité, qui peut être accompli par la simplicité et l’attention portée à chaque détail dans l’architecture.
Des problèmes uniques se posent en rapport avec le moteur diesel, et les performances de la traction diesel dépendent de leur solution satisfaisante. En ce qui concerne l’attention portée à la conception, elle peut être abordée de la même manière que l’équipement électrique, mais il est clair que les problèmes mécaniques et thermiques à résoudre sont plus précis, et que les effets d’une défaillance peuvent être catastrophiques. En outre, une plus grande précision est nécessaire que dans le cas de la locomotive à vapeur. Encore une fois, à moins qu’il n’y ait un minimum de huit à dix locomotives concernées, un monteur à plein temps n’est pas justifié.
Cela montre à nouveau la nécessité d’une conception stable et simple. Le moteur diesel peut être divisé en plusieurs sections pour mieux comprendre ce qu’il implique :
(a) Surfaces très fortement chargées glissant à grande vitesse – roulements, pistons, segments, etc.
(b) Les vannes et le mécanisme de fonctionnement de la vanne.
(c) Le processus pour statuer.
(d) Pompes et injecteurs pour les injections.
Le taux d’usure standard, c’est-à-dire l’usure admissible, a été identifié avec les trois premiers éléments ; par conséquent, en général, ces éléments peuvent être oubliés pendant au moins trois ou quatre ans.
Les roulements, dont le métal blanc montre une quelconque indication d’inconfort, sont retirés, bien que cela soit rarement nécessaire. Seuls trois roulements principaux et neuf roulements de gros diamètre ont été remplacés dans les hangars de roulement au cours des quatre dernières années, avec une moyenne d’environ 40 locomotives en service. Aucun d’entre eux n’était dans un état dangereux mais ont été identifiés lors des inspections périodiques.
Les boulons du gros bout et l’alignement du vilebrequin sont les éléments les plus critiques à surveiller pour éviter de graves problèmes, car ils sont influencés par la perte potentielle ou l’usure excessive du roulement principal. Les boulons à grande extrémité sont tirés jusqu’à une extension de 0-009 et sont testés après un mois de fonctionnement à cette dimension. Un micromètre à cadran placé entre les bandes contrôle l’orientation du vilebrequin lorsque celui-ci est pressé sur les moitiés inférieures des roulements principaux à l’aide de vérins spéciaux.
La question de savoir si le kilométrage, les heures de fonctionnement, les révolutions du moteur ou le carburant consommé doivent servir de base aux cycles de maintenance est un point intéressant. On remarque que le kilométrage est plus pratique lorsque les locomotives sont engagées dans des tâches de manœuvre identiques.
L’infrastructure des hangars pour locomotives diesel en Inde
L’aménagement d’un hangar est défini comme le plan d’un agencement optimal comprenant toutes les installations, y compris le quai d’entretien, les types d’équipement, la capacité de stockage, les équipements de manutention et tous les autres services de soutien, en même temps que la planification de la structure la plus acceptable.
Les objectifs de Shed Layout sont :
a) rationaliser le flux des locomotives et des matériaux dans le hangar,
b) encourager la procédure de réparation,
c) réduire le coût de la manutention des matériaux,
d) l’utilisation efficace du personnel,
e) l’équipement et le local,
f) utiliser efficacement les espaces compacts,
g) la polyvalence des processus et des dispositifs opérationnels,
h) offrir une certaine aisance aux employés,
i) la sécurité et le confort,
j) minimiser la durée totale des horaires des locomotives, et
k) maintenir la structure de l’organisation, etc.
Taille et emplacement d'un hangar d'entretien de locomotives
Les principaux facteurs qui déterminent l’emplacement et la taille d’un hangar de maintenance sont les conditions d’exploitation dominantes. Toutefois, il n’est pas nécessaire de prévoir des hangars aux points qui correspondent aux cours de triage à grand trafic, en raison de la polyvalence du service offert par les locomotives diesel. Si un hangar est situé à proximité d’un examen de train ou d’une scène de changement d’équipe, cela suffira.
Lors du choix de l’emplacement des hangars, il convient de tenir compte des éventuelles améliorations futures de la technologie, telles que le mode de traction, le passage du diesel à la transmission de puissance. En cas de changement de traction, les caractéristiques de tous les types de traction, nouveaux et anciens, doivent être évaluées de manière consolidée, tant en ce qui concerne l’emplacement que la taille de la remise.
D’un point de vue technologique, la taille d’un hangar de maintenance est optimale lorsque la performance de la maintenance est fiable et efficace. L’expérience a montré que cette attention personnalisée est nécessaire. De plus, pendant les programmes d’entretien mineurs, l’historique complet de chaque loco doit être facilement accessible dans le hangar d’accueil afin que les locos nécessitant des soins supplémentaires puissent être soignées de manière sélective.
Le hangar d’entretien doit disposer de bons moyens de communication pour une maintenance efficace. En cas d’urgence, de solides connexions de communication avec les principaux centres industriels permettent de coordonner les fournitures et les composants dans les plus brefs délais. Du point de vue de l’efficacité de la maintenance, tous les programmes de réparation M2 (60 jours) et plus sont invariablement effectués dans le hangar domestique.
Examen spécial des pièces de locomotive soumises à des contraintes
La défaillance de certaines pièces du moteur diesel peut avoir des conséquences graves. Bien que la possibilité soit extrêmement faible, il est considéré comme souhaitable d’examiner certaines parties lorsque les locomotives passent dans les ateliers. Par exemple, les vilebrequins, les bielles, les boulons de big-end, les tiges de soupape et les ressorts de soupape sont soumis à la détection magnétique des fissures.
Lors d’un examen par sondage, six boulons de gros calibre ont présenté des fissures longitudinales qui n’étaient pas graves et qui étaient très probablement présentes à l’état neuf. Une tige de soupape a été trouvée avec une fissure transversale près de la tête. Ces examens sont encore plus importants sur les moteurs des unités de ligne principale, où les pièces sont susceptibles d’être plus fortement sollicitées, et pendant des périodes plus longues que sur les moteurs de manœuvre.
Capacité en carburant des locomotives diesel
Le carburant est un élément important des dépenses liées à l’exploitation des locomotives. Par conséquent, le rendement énergétique est un facteur important pour réduire les coûts d’exploitation. Afin d’éviter les pertes dues aux déversements et au remplissage excessif des réservoirs, il convient d’accorder une attention particulière à la manipulation du fioul. De plus, un système infaillible de réception et d’émission de la comptabilité du carburant est en place pour prendre différentes décisions de gestion sur la base des enregistrements.
Sur une locomotive diesel, l’équipement d’injection de carburant est conçu avec de fines tolérances. Les problèmes du moteur diesel peuvent être causés par la contamination du carburant. Alors que la compagnie pétrolière doit livrer du fioul commercialement propre selon les besoins, il est du devoir des employés de locomotive de s’assurer que l’eau, la saleté, le gravier, la terre, etc. ne sont pas contaminés de quelque manière que ce soit pendant sa manipulation.
Les caractéristiques connexes des deux locomotives sont décrites ci-dessous. Les deux moteurs fonctionnent au gazole et sont équipés de 16 cylindres dans le segment 45oV. L’une d’entre elles, avec des plaques d’acier, est créée par le moteur et les chemises humides sont insérées dans les blocs-cylindres. L’injection de carburant se fait directement dans le cylindre et dispose d’une pompe d’injection de carburant par cylindre. Ils ont essentiellement une injection de carburant mécanique, mais il y a une unité d’injection intégrée dans le moteur EMD. Le turbocompresseur est doté d’un refroidisseur intermédiaire qui fournit entre 1,5 et 2,2 bars d’air.
Les chemises de cylindre sont humides et les paliers nitrurés dans le vilebrequin en alliage moulé. Les arbres à cames ont des pièces remplaçables avec des lobes de plus grand diamètre et s’ils sont arrêtés pendant 48 heures ou plus, les moteurs ont besoin d’une prélubrification.
Les composants d’un moteur diesel-électrique sont :
- Moteur diesel
- Réservoir de carburant
- Moteur de traction
- Alternateur principal et alternateur auxiliaire
- Turbocompresseur
- Boîte de vitesses
- Compresseur d’air
- Radiateur
- Châssis de camion
- Redresseurs/convertisseurs
- Roues
| Fonctionnalité | ALCO | GM ( EMD ) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Modèle | 251 B, C | GT 710 | ALCO - Technologie 4 temps GT 710 - Technologie 2 temps |
| Injecteur de carburant | Pompe à carburant et injecteur séparés | Pompe combinée et Injecteur (unité d'injection) | Le tuyau haute pression qui relie le de la pompe à l'injecteur est éliminée. Ainsi, les défaillances en ligne sont réduites |
| Capacité du cylindre | 668 pouces cubes | 710 pouces cubes | Un cc plus élevé conduit à un pouvoir plus élevé génération par cylindre |
| Alésage et course | Alésage 9", course 10.5". | - | - |
| Rapport de compression (CR) | 12:1, 12.5:1 | 16:1 | Un CR plus élevé entraîne une augmentation de la température efficacité |
| Pression effective moyenne du frein | 13-18 bar en continu et 4-20 bar en veille | - | - |
| Turbocompresseur | Purement motivé par l'échappement | Initialement, entraînement mécanique du moteur, puis entraînement par les gaz d'échappement à 538oC. | Dans les locomotives EMD, il n'y a pas de fumée noire lors du démarrage initial, car l'excès d'air est éliminé. fourni par le turbo pour une combustion complète du carburant. |
| Chemises de cylindres | Revêtements chromés à grain ouvert | - | Les revêtements à grain ouvert garantissent une huile adéquate épaisseur de la pellicule, ce qui permet d'obtenir de faibles taux d'usure et une faible consommation d'huile de graissage. |
| Culasse | Caisson en acier | - | Un moulage plus solide permet de réduire au minimum la distorsion thermique et la déviation mécanique. |
| Moteur | 4 temps | 2 coups | Les 4 temps ont un meilleur rendement thermique par rapport à deux attaques. Les moteurs à deux temps sont plus faciles à démarrer. |
| Piston | Le Super Bowl | - | Meilleure combustion, meilleur rendement énergétique. |
| Soupapes | 2 vannes pour l'entrée et 2 pour l'échappement | Orifices d'entrée et 4 soupapes d'échappement | Il y a 2 soupapes d'admission et 2 soupapes d'échappement dans l'OCAL. Dans les locomotives EMD, 2 soupapes servent uniquement à l'échappement. |
| Fonctionnement des vannes | Tige de poussée | Arbre à cames en tête (OHC) | Le moteur à arbre à cames en tête élimine les longues tiges de poussoir, ce qui réduit le bruit, les frottements et les pannes dus aux tiges de poussoir. |
| Fonctionnalité | ALCO | GM ( EMD ) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Démarrage du moteur | La batterie alimente le générateur auxiliaire | 2 moteurs à courant continu avec entraînement bendix qui font tourner la couronne du volant d'inertie. | Facile à démarrer car les deux démarreurs produisent un couple suffisant pour faire tourner le moteur. |
| Radiateur | Montage au sol | Incliné et sur le toit | Entretien facile. Pas de liquide de refroidissement stocké dans les tubes du radiateur à l'arrêt. |
| Collage des radiateurs | Soudé | Liés mécaniquement - plus résistants | Les radiateurs collés mécaniquement sont plus solides que les radiateurs soudés et offrent également une meilleure fiabilité en service. |
| Consommation spécifique de carburant | 160 gm/kWh | 156 gm/kWh | Les SFC sont très proches et en phase avec la technologie en vogue. |
| Régime maximal du moteur | 1000 | 904 | Plus le régime est élevé, plus la puissance est élevée, les autres paramètres restant inchangés. |
| Régime de ralenti | 400 | 250 | Le bas régime se traduit par un faible bruit et une consommation de carburant réduite. |
| Fonctionnement au ralenti | Non disponible | 205 tr/min lorsque l'encoche est à zéro. | La fonction de ralenti réduit la consommation de carburant au ralenti. |
| Ventilateur de radiateur | Embrayage à courant de Foucault 86 ch | Moteur à courant alternatif | Moins de consommation d'énergie par les auxiliaires. |
| Maintenance | Tous les quinze jours | Tous les trois mois | Une périodicité d'entretien plus élevée assure une plus grande disponibilité de la loco pour le trafic. |
| Capacité du cylindre | - | 710 pouces cubes | - |
| Récupération des déchets | NA | Balayage à flux libre | Le balayage Uniflow permet un meilleur balayage par rapport aux moteurs 2 temps classiques. |
| Impulsion de puissance | Tous les 45 degrés | Tous les 22,5°. | Les moteurs EMD développent une puissance et un couple doux, et donc moins de vibrations. |
| Fonctionnalité | ALCO | GM ( EMD ) | Remarques |
|---|---|---|---|
| Conception du moteur | - | Type V étroit | - |
| Ventilation du carter | Moteur à courant continu Souffleur | Système Eductor, Venturi mécanique | Le système d'induction utilise le système Venturi et ne consomme donc pas d'énergie. |
| Boîte à air | - | Disponible avec pression positive | La pression de l'air dans la boîte à air est positive et au-dessus de la pression atmosphérique. |
| Vilebrequin | Forgé d'une seule pièce | Deux pièces forgées jointes par une bride au centre (paliers principaux 5 et 6). | Le coût et la complexité de fabrication du vilebrequin sont réduits grâce à un vilebrequin en deux parties. |
| Pack d'alimentation | - | Comprend le cylindre, la culasse et le piston, et CR | Permet le démontage et le remplacement de l'ensemble du bloc d'alimentation. |
| Piston | Couronne de piston en acier forgé boulonnée. | Fonte d'alliage phosphatée | - |
Source : Mane, Suresh. (2016). Technologies adoptées dans les moteurs de locomotives diesel des chemins de fer indiens
Locomotives GE
Si les locomotives diesel sont arrivées dans les années 1920 sur les chemins de fer américains, leur utilisation se limitait aux aiguillages des moteurs, puis aux locomotives des trains de passagers. Ce n’est qu’en 1940 que la division Electro-Motive de General Motors (EMD) a prouvé que le diesel était virtuellement capable de remplacer les locomotives à vapeur à usage intensif. Pionnier du fret diesel, le modèle « FT » a parcouru les chemins de fer de la nation et a changé l’histoire. Elle était dotée d’un nez et d’un pare-brise, comme une automobile identique à ses sœurs locomotives de passagers de l’époque ; un design qui a perduré jusqu’à la fin des années 1950.
Les locomotives sont à propulsion électrique, bien qu’elles soient généralement appelées « diesel ». Un alternateur alimente le moteur diesel, qui produit de l’électricité pour alimenter les moteurs électriques montés sur les essieux de la locomotive. Le moteur à combustion interne a permis d’augmenter considérablement les performances par rapport à la locomotive à vapeur, ce qui a permis de réaliser d’énormes économies en matière d’entretien et de supprimer des installations.
La locomotive la plus rapide d'Inde
Les chemins de fer indiens ont reçu leur moteur le plus rapide jamais construit par l’entreprise publique Chittaranjan Locomotive Works (CLW). On estime que le WAP 5 mis à jour, qui n’a toujours pas d’étiquette, peut atteindre une vitesse de 200 km/heure. Il est également doté d’un aérodynamisme amélioré et d’un design ergonomique qui prend soin du confort et de la protection du conducteur.
Le premier moteur de la série a été envoyé à Ghaziabad, sa probable future base. Des trains tels que le Rajdhani Express, le Gatimaan Express et le Shatabdi Express sont susceptibles d’être utilisés pour le transport. Pour ces trains, cela permettrait de réduire les temps de déplacement et de rotation.
Les chemins de fer ont essayé d’améliorer la vitesse moyenne de leurs trains. Outre le projet de train à grande vitesse et le dernier train T-18, le nouveau moteur construit par CLW est un pas dans cette direction. La version WAP 5 produit 5400 CV et a un rapport de vitesse réarrangé.
Le moteur est équipé de caméras de télévision en circuit fermé et d’enregistreurs vocaux dans le cockpit qui enregistrent les contacts entre les membres de l’équipe de conduite. Les enregistrements seront conservés pendant 90 jours et pourront être analysés en cas d’incidents et d’urgences, contribuant ainsi à fournir une image claire de ce qui s’est passé. Grâce à un système de freinage régénératif de nouvelle génération, ce moteur peut utiliser moins d’énergie que ses prédécesseurs.
Le nouveau moteur a été conçu pour un coût d’environ 13 millions de roupies. La nouvelle conception permettra toutefois aux trains d’atteindre des vitesses plus élevées. En plus de réduire l’énorme facture d’importation de carburant, l’accent mis sur les moteurs électriques permettrait de diminuer l’utilisation du diesel et donc de réduire l’empreinte carbone.
Première locomotive diesel en Inde
Le 3 février 1925, le premier train électrique a démarré sur le système 1500 V DC de Mumbai Victoria Terminus à Kurla Harbour. Ce fut le moment charnière pour la ville de Mumbai, ainsi que pour d’autres villes métropolitaines, de la construction des chemins de fer et de la croissance du système de transport suburbain. Le 11 mai 1931, la Southern Railway a fait de Madras la deuxième ville métropolitaine à obtenir la traction électrique. L’Inde n’avait que 388 km de voies électrifiées jusqu’à l’indépendance.
La section Howrah Burdwan a été électrifiée après l’indépendance à 3000 V DC. Le 14 décembre 1957, Pandit Jawahar Lal Nehru a lancé les services de l’UEM sur la section Howrah-Sheoraphuli.
En 1960, à Chittaranjan Loco-motive Works (CLW), la construction de locomotives électriques a été lancée simultanément en interne et la première locomotive électrique de 1500 V DC pour la région de Bombay Lokmanya a été inaugurée le 14 octobre 1961 par Pt. Jawahar Lal Nehru, le premier Premier ministre de l’Inde.
Locomotive F7 à vendre
L’EMD F7 est une locomotive diesel-électrique de 1 500 chevaux (1 100 kW) construite par la division Electro-Motive de General Motors (EMD) et General Motors Diesel entre février 1949 et décembre 1953. (GMD).
Le F7 a souvent été utilisé comme train de transport de passagers dans les modèles tels que le Super Chief et El Capitan de la Santa Fe Railway, même s’il a été commercialisé à l’origine comme unité de transport de marchandises par l’EMD.
Ce modèle a été lancé immédiatement après le F3 à la fin des années 1940 et les chemins de fer ont rapidement passé des commandes pour le F7 grâce à la popularité d’EMD sur le marché jusqu’alors. Le nouveau modèle F, une fois de plus, s’est révélé efficace, robuste et facile à entretenir.
Près de 4 000 unités ont été fabriquées sur la F7 avant la fin de la production, dépassant tous les prototypes de tous les autres constructeurs réunis. Pour plusieurs chemins de fer, le F7 s’est avéré si fiable et si utile que, dans les années 1970 et 1980, des centaines d’entre eux ont continué à être utilisés quotidiennement pour le transport de marchandises.
Aujourd’hui, de nombreux F7 sont préservés (en partie parce qu’il s’agit du dernier modèle à grande échelle de ce type) et certains continuent même à transporter du fret, un véritable témoignage de leur nature. La flotte exploitée par la classe I Norfolk Southern est la plus importante (une paire d’unités B) utilisée dans le cadre de son train d’affaires officiel.
Un facteur de fiabilité élevé et un modèle facile à entretenir ; un ensemble de F7, couplé à une unité B correspondante de 1 500 chevaux, pouvait doubler la puissance du train pour atteindre 3 000 chevaux. En principe, que ce soit en tête de ligne ou en bout de ligne, vous pouvez équiper un seul train d’autant de F que vous le souhaitez.
La première véritable locomotive diesel « commune » de son époque, la SD40-2, était la EMD F7 ; des milliers ont été produites et on pouvait les trouver dans presque tous les trains. À la fin de la production, quelque 2 366 F7A ont été produites et 1 483 F7B ont été fabriquées, quatre ans seulement après que la locomotive a été cataloguée pour la première fois en 1953.
Pour la nouvelle division Electro-Motive, c’est aussi la première fois que la nouvelle filiale General Motors Diesel (GMD) remplit des commandes. La nouvelle usine, située à London, en Ontario, a facilité la vente de locomotives par les compagnies canadiennes.
En tout, pour sa ligne du sud de l’Ontario entre Detroit et Niagara Falls/Buffalo, New York, GMD a vendu 127 exemplaires au Canadian National, au Canadian Pacific et au Wabash.
Dans la série F, ce modèle a été le plus réussi d’EMD, car aucun autre modèle futur n’a jamais été près d’égaler les chiffres de vente du F7.
La robustesse et la fiabilité de l’EMD F7 peuvent être constatées à l’heure actuelle, puisque plusieurs d’entre eux subsistent et continuent de circuler avec un sous-ensemble de trains de marchandises, notamment sur les lignes courtes Grafton & Upton (désormais confinées) et Keokuk Junction Railway (deux FP9A et un F9B).
Il y a encore des endroits où l’on peut trouver des f7, c’est le cas :
- Conway Scenic Railway
- Société technique et historique de la société Reading
- Adirondack Scenic Railroad
- Chemin de fer Royal Gorge
- Musée ferroviaire de l’Illinois
- Chemin de fer panoramique Potomac Eagle
- Fillmore & Western
Principes fonctionnels et fonctionnement des locomotives
Locomotive diesel
Pièces
- Moteur diesel
Un moteur diesel est la principale source de force d’une locomotive. Il se compose d’un large bloc-cylindres, avec des cylindres disposés en ligne droite ou en V. Le moteur fait tourner l’arbre d’entraînement jusqu’à 1 000 tr/min, ce qui entraîne les différents composants utilisés pour faire fonctionner la locomotive. La transmission étant généralement électrique, le générateur est utilisé comme source d’énergie pour l’alternateur qui fournit l’énergie électrique.
- Alternateur principal
Le moteur alimente l’alternateur principal qui fournit la puissance nécessaire à la propulsion du train. L’alternateur produit de l’électricité en courant alternatif qui est utilisée pour alimenter les moteurs de traction des camions. L’alternateur des locomotives précédentes était une unité à courant continu appelée générateur. Il générait du courant continu qui était utilisé pour alimenter les moteurs de traction à courant continu.
- Alternateur auxiliaire
Les locomotives utilisées pour la conduite des trains de banlieue doivent être équipées d’un alternateur auxiliaire. Il comprend l’alimentation en courant alternatif pour l’éclairage, la ventilation, la climatisation, les sièges, etc. dans le train. La sortie est acheminée par la ligne électrique auxiliaire le long du train.
- Prises d’air
L’air pour refroidir les moteurs de la locomotive est tiré de l’extérieur de la locomotive. Elle doit être purifiée pour éliminer les poussières et autres impuretés et son débit doit être contrôlé par la température, tant à l’intérieur qu’à l’extérieur de la locomotive. Le système de contrôle de l’air doit tenir compte de la large gamme de températures allant des possibles +40°C de l’été aux possibles-40°C de l’hiver.
Locomotives électriques
Pièces
- Onduleurs
La sortie de l’alternateur principal est en courant alternatif, bien qu’il puisse être utilisé dans les locomotives avec des moteurs de traction en courant continu ou alternatif. Les moteurs à courant continu ont été le type conventionnel utilisé pendant plusieurs années, mais les moteurs à courant alternatif sont devenus la norme pour les locomotives modernes au cours des 10 dernières années. Ils sont plus faciles à installer et moins coûteux à exploiter, et ils peuvent être gérés de manière très précise par des gestionnaires électroniques.
Les correcteurs sont nécessaires pour convertir la sortie CA de l’alternateur principal en CC. Si les moteurs sont en courant continu, la sortie des redresseurs est utilisée directement. Si les moteurs sont à courant alternatif, la sortie en courant continu des redresseurs est convertie en courant alternatif triphasé pour les moteurs de traction.
Si un onduleur tombe en panne, la machine n’est capable de générer que 50% de l’effort de traction.
- Contrôles électroniques
Presque toutes les sections de la machinerie des locomotives actuelles sont équipées d’une sorte de contrôle électronique. Ceux-ci sont normalement rassemblés dans une cabine de contrôle près de la cabine pour un accès plus facile. Les contrôles fournissent généralement un système de gestion de la maintenance d’un type ou d’un autre qui peut être utilisé pour télécharger des données sur un appareil compact ou mobile.
- Moteur de traction
Comme la locomotive diesel-électrique utilise une transmission électrique, les moteurs de traction sont placés sur les essieux pour assurer la transmission finale. Ces moteurs ont historiquement été à courant continu, mais les progrès de l’électronique moderne de puissance et de contrôle ont conduit à l’avènement des moteurs à courant alternatif triphasé. La majorité des locomotives diesel-électriques ont entre quatre et six cylindres. Un nouveau moteur AC à flux d’air fournit jusqu’à 1000 ch.
Il est presque droit puisque l’accouplement est normalement un accouplement fluide pour donner un certain glissement. Les locomotives à vitesse plus élevée utilisent deux ou trois convertisseurs de couple en série, comme les changements de vitesse dans une transmission mécanique, et d’autres utilisent un mélange de convertisseurs de couple et d’engrenages. Toutes les versions de locomotives diesel-hydrauliques avaient deux moteurs diesel et deux systèmes de transmission pour chaque réservoir.
- Couplage de fluides
Dans une transmission mécanique diesel, l’arbre d’entraînement primaire est relié au moteur par un accouplement hydraulique. Il s’agit d’un embrayage hydraulique, composé d’un boîtier rempli d’huile, d’un disque rotatif à lames incurvées entraîné par le moteur, et d’un autre fixé aux roues de la route.
Lorsque le moteur fait tourner le ventilateur, un disque pousse l’huile dans l’autre. Dans le cas d’une transmission mécanique diesel, l’arbre d’entraînement primaire est fixé au moteur à l’aide d’un accouplement hydraulique. Il s’agit d’un embrayage hydraulique, composé d’un boîtier rempli d’huile, d’un disque rotatif à lames incurvées entraîné par le moteur, et d’un autre relié aux roues de la route. Lorsque le moteur fait tourner le ventilateur, un disque fait bouger l’huile sur l’autre disque.
Quelques pièces courantes de moteurs de locomotives
- Piles
Un moteur de loco diesel utilise une batterie de loco pour démarrer et alimenter les lumières et les commandes lorsque le moteur est arrêté et que l’alternateur ne fonctionne pas.
- Réservoirs d’air
Les réservoirs d’air contenant de l’air comprimé à haute pression sont nécessaires pour le freinage des trains et certains autres systèmes des locomotives. Ils sont installés à côté du réservoir de carburant, sous le plancher de la locomotive.
- Engrenage
Le rapport peut varier de 3 à 1 dans le cas d’une locomotive de fret et de 4 à 1 pour les locomotives mixtes.
- Compresseur d’air
Le compresseur d’air est nécessaire pour fournir aux freins de la locomotive et du train une alimentation continue en air comprimé.
- Arbre de transmission
La puissance principale du moteur diesel est transmise par l’arbre de transmission aux turbines à une extrémité et aux ventilateurs du radiateur et au compresseur à l’autre extrémité.
- Bac à sable
Les locomotives apportent souvent du sable pour faciliter l’adhérence des rails en mauvais état.
Types de moteurs diesel
Il existe deux types de moteurs diesel basés sur le nombre de mouvements de piston nécessaires pour compléter chaque cycle de fonctionnement.
- Moteur à deux temps
Le plus simple est le moteur à deux temps. Il n’y a pas de valves.
Les gaz d’échappement issus de la combustion et de la course d’économie de carburant sont aspirés par les trous de la paroi du cylindre lorsque le piston atteint le bas de la course descendante. La compression et la combustion se produisent pendant le bouleversement.
- Moteur à quatre temps
Le moteur à quatre temps fonctionne de la manière suivante : 1er temps descendant : admission d’air, 1er temps ascendant : compression, 2ème temps descendant : puissance, 2ème temps ascendant : échappement. Des soupapes sont nécessaires pour l’admission et l’échappement d’air, normalement deux pour chaque. À cet égard, il est plus proche du moteur à essence actuel que du modèle à deux temps.
Allumage du moteur
Le moteur diesel démarre en faisant tourner le vilebrequin avant que les cylindres ne commencent à brûler. Le démarrage peut être réalisé de manière électrique ou pneumatique. Des démarreurs pneumatiques ont été utilisés par certains moteurs. L’air comprimé est pompé dans les cylindres du moteur jusqu’à ce que la vitesse soit suffisante pour permettre l’allumage, puis le carburant est utilisé pour démarrer le moteur. L’air comprimé est fourni par un moteur auxiliaire ou par des cylindres d’air à haute pression portés par la locomotive.
Le démarrage électrique est maintenant standard. Il fonctionne de la même manière que dans le cas d’un véhicule, les batteries fournissant l’énergie nécessaire à la mise en marche du démarreur, qui fait tourner le moteur principal.
Surveillance du moteur
Lorsque le moteur diesel fonctionne, la vitesse du moteur est suivie et contrôlée par le régulateur. Le régulateur veille à ce que le régime du moteur reste suffisamment élevé pour que le moteur tourne au ralenti et à ce que le régime du moteur n’augmente pas trop lorsqu’une puissance maximale est nécessaire. Le régulateur est un mécanisme de base qui est apparu pour la première fois sur les moteurs à vapeur. Il fonctionne avec un moteur diesel. Les moteurs diesel modernes utilisent un système de régulateur intégré qui répond aux spécifications du système mécanique.
Contrôle du carburant
Dans le moteur à essence, la puissance est régulée par la quantité de mélange carburant/air ajoutée dans le cylindre. La combinaison est mélangée à l’extérieur du cylindre, puis ajoutée au papillon des gaz. Dans un moteur diesel, le volume d’air fourni au cylindre est constant, de sorte que la puissance est contrôlée en modifiant l’alimentation en carburant. La fine pulvérisation de carburant pompée dans chaque cylindre doit être contrôlée pour que la quantité puisse être atteinte.
Le volume de carburant utilisé sur les cylindres varie en modifiant le taux de distribution efficace du piston dans les pompes d’injection.
Chaque injecteur possède sa propre pompe, actionnée par une came motorisée, et les pompes sont disposées en ligne de manière à pouvoir être réglées toutes ensemble ; la modification se fait par une crémaillère appelée crémaillère à carburant, fonctionnant sur une partie dentée du système de pompe. Lorsque la crémaillère de carburant se déplace, la partie dentée de la pompe tourne et permet au piston de la pompe de se déplacer à l’intérieur de celle-ci. Le déplacement du piston modifie la taille du canal ouvert à l’intérieur de la pompe afin que le carburant s’écoule vers le tuyau de transmission de l’injecteur.
Contrôle de la puissance du moteur
Le moteur diesel de la locomotive diesel-électrique alimente l’alternateur principal avec la puissance nécessaire au moteur de traction ; de même, le moteur diesel est également relié à la puissance requise par les générateurs. Pour obtenir plus de carburant des générateurs, il faut obtenir plus de puissance de l’alternateur afin que le générateur doive travailler plus fort pour la produire. Par conséquent, pour obtenir un rendement maximal de la locomotive, nous devons relier le contrôle des besoins en puissance du moteur diesel à l’alternateur.
La commande électrique de l’injection de carburant est une autre amélioration qui a déjà été mise en œuvre pour les moteurs modernes. La surchauffe peut être contrôlée par une surveillance électronique de la température du liquide de refroidissement et en modifiant la puissance du moteur en conséquence. La pression d’huile peut être contrôlée et utilisée pour gérer la puissance du moteur de manière similaire.
Refroidissement
Tout comme une voiture à moteur, le moteur diesel doit fonctionner à une température optimale pour obtenir les meilleures performances possibles. Avant qu’il ne démarre, il est trop froid, et quand il fonctionne, il ne doit pas être trop chaud. Un mécanisme de refroidissement est prévu pour maintenir la température constante. Il s’agit d’un liquide de refroidissement à base d’eau qui circule autour du cœur du moteur. Il maintient le liquide de refroidissement en le faisant passer dans le radiateur.
Lubrification
Comme un moteur, un moteur diesel doit être lubrifié. Il y a un réservoir d’huile, généralement situé dans le carter, qui doit être maintenu rempli, et une pompe pour que l’huile circule uniformément autour du piston.
L’huile est réchauffée par son déplacement dans le moteur et doit être maintenue froide pour qu’elle passe dans le radiateur lors de son trajet. Le radiateur est souvent équipé d’un échangeur de chaleur, où l’huile s’écoule dans des tuyaux scellés dans un réservoir d’eau qui est fixé au système de refroidissement du moteur. L’huile doit être filtrée pour éliminer les impuretés et surveillée pour détecter les basses pressions.
Si la pression d’huile diminue à un point tel qu’elle risque de gripper le moteur, le « commutateur de basse pression d’huile » arrête le moteur. Il existe également une soupape d’échappement à haute pression pour pomper l’huile supplémentaire vers le carter.
Nomenclature des locomotives
Pour identifier chaque locomotive, une certaine nomenclature doit être suivie par les chemins de fer indiens. Le système de nomenclature permet d’identifier les différentes caractéristiques du moteur ainsi que son modèle. Le nom complet d’une locomotive est divisé en deux parties. Le préfixe du code indique la classe de la locomotive ou son type. La deuxième partie du suffixe numérique représente le numéro de modèle du moteur. Avant la découverte du carburant liquide, il suffisait d’une lettre pour représenter le type de locomotive.
La signification de chaque lettre utilisée dans le code des locomotives a été décrite ci-dessous.
La première lettre
Il est utilisé pour représenter l’écartement des voies pour lequel le moteur peut être utilisé. Il existe quatre variantes de la première lettre dans la nomenclature des locomotives.
- Voie large: W. La voie large peut aller jusqu’à 1676 mm.
- Jauge du mètre: Elle est représentée par un Y.
- Jauge étroite: La jauge étroite mesure 2’6 ».
- Jauge à jouets : Elle a une mesure de 2′.
La deuxième lettre
La deuxième lettre est utilisée pour représenter le système de carburant utilisé dans le moteur. A l’époque des machines à vapeur, cette lettre ne figurait pas dans la nomenclature car il n’y avait qu’un seul combustible possible à utiliser. Les lettres suivantes sont utilisées pour représenter les différents types de carburants utilisés dans les locomotives en Inde.
- Locomotive diesel :
- Ligne aérienne à courant continu pour locomotive électrique: C. Il indique que la locomotive fonctionne avec 1500V de courant continu.
- Ligne aérienne à courant alternatif pour le moteur électrique : elle fonctionne avec un courant alternatif de 25kV 50 Hz.
- Pour ligne aérienne CA ou CC : Présent uniquement dans la région de Mumbai, ce type de locomotive utilise un courant alternatif de 25kV. Notez que CA est considéré comme une seule lettre.
- Moteur de la batterie: B.
- La troisième lettre : Cette lettre est utilisée pour représenter la fonction pour laquelle la locomotive est destinée. Cette lettre donne une idée du type de charge pour lequel le moteur est le mieux adapté. Ces lettres sont les suivantes.
- Train de marchandises : Il s’agit des trains de marchandises et autres utilisés pour le transport de marchandises lourdes.
- Train de passagers : Il s’agit des trains express, postaux, de voyageurs, locaux, etc.
- Trains de marchandises et de passagers (mixtes): M.
- Manœuvre ou aiguillage : ces trains sont à faible puissance.
- Unités multiples (diesel ou électriques): U. Ces locomotives ne disposent pas d’un moteur séparé. Le moteur est inclus dans le râteau.
- Un wagon :
La quatrième lettre
La lettre ou le chiffre représente la classe du moteur de la locomotive. Il est utilisé pour classer le moteur en fonction de sa puissance ou de sa version. Pour les moteurs diesel et électriques, un numéro ainsi que sa puissance. Par exemple, WDM3A représente un moteur diesel à voie large qui est utilisé pour transporter à la fois des passagers et des marchandises et qui a une puissance de 3000 chevaux.
La cinquième lettre
La dernière lettre correspond au sous-type du moteur de la locomotive. Ils représentent la puissance nominale pour les moteurs diesel et pour tous les autres, ils représentent la variante ou le numéro de modèle. Comme dans l’exemple ci-dessus, vous pouvez voir que la lettre A représente que la puissance est augmentée de 100 chevaux. Les lettres utilisées sont expliquées ci-dessous.
- Ajout d’une puissance de 100 chevaux: A.
- Ajout d’une puissance de 200 chevaux: B.
- Ajout d’une puissance de 300 chevaux :
Et ainsi de suite. Notez que ces lettres ne sont applicables que pour les moteurs diesel. Sur certains moteurs plus récents, cette lettre peut représenter le système de freinage utilisé dans la locomotive.
Par exemple, la première locomotive diesel utilisée en Inde, à savoir la WDM-2, représente le fait qu’elle est utilisée pour un écartement large (W), qu’elle utilise du diesel comme carburant (D) et qu’elle est utilisée pour transporter des passagers et des marchandises (M). Le chiffre 2 représente la génération de la locomotive. Ils sont précédés de WDM-1. Le WDM-1 a dû être inversé car il n’avait la cabine du conducteur qu’à une extrémité. A l’autre bout, c’était plat.
Cependant, pour le WDM-2, la structure a été modifiée de telle sorte que la cabine du conducteur était présente aux deux extrémités. Une telle structure peut supprimer la nécessité d’inverser le moteur. Ces moteurs de locomotives sont fabriqués à BLW (Banaras Locomotive Works), Varanasi. Elles étaient sous licence ALCO (American Locomotive Company). De même, la locomotive de la classe voyageurs, WDP-1, est un train voyageurs à voie large de la première génération. La nomenclature a facilité le processus de classification des différents types de locomotives utilisées en Inde.
Locomotive en Inde
D’après des données récentes, il y a plus de 6000 locomotives diesel en Inde. L’Inde a remplacé plus de la moitié de son parc de locomotives par des moteurs électriques, qui s’élèvent à 6059 selon le décompte qui a eu lieu au cours de l’année fiscale 2019. Ces locomotives sont classées dans les séries suivantes.
Locomotive diesel en Inde
Série WDM (OCAL)
WDM 1
La première locomotive diesel arrivée en Inde a été fabriquée dans le cadre de la série mondiale DL500 d’ALCO. Il s’agissait d’un moteur 12 cylindres à 4 temps d’une puissance de 1900 chevaux. Les unités avaient un problème avec leur besoin de faire fréquemment marche arrière en raison de la présence de la cabine du conducteur d’un seul côté. Seuls 100 modèles de ce type ont été produits. Ils avaient un arrangement de roue Co-Co et pouvaient atteindre une vitesse de 100 km/h. Ils étaient basés à Gorakhpur, Patratu, Vizag, Rourkela et Gonda.
Certains de ces moteurs ont été en service jusqu’en 2000, mais la plupart ont été mis au rebut. On peut trouver cette version de la locomotive diesel encore utilisée dans certaines régions du Pakistan, du Sri Lanka, de la Grèce, etc.
L’un des modèles est ajouté à la collection du National Rail Museum à New Delhi.
WDM 2
Cette locomotive diesel de deuxième génération était destinée aux passagers et aux marchandises et devait être utilisée sur une ligne à large écartement ; elle était équipée d’un moteur turbo à 12 cylindres et 4 temps. Ils ont été produits par ALCO ainsi que par BLW. Initialement nommé ALCO DL560C, le moteur de la locomotive avait une puissance de 2600 chevaux.
L’arrangement de roue co-co a été utilisé dans la locomotive. Ce sont les moteurs de locomotives les plus utilisés en Inde, avec plus de 2600 unités produites entre 1962 et 1998.
Ces moteurs ont été spécialement choisis pour le climat et les conditions environnementales de l’Inde. Ils avaient suffisamment de puissance et pouvaient être utilisés dans presque toutes les conditions. La technologie de construction était simple, ce qui a permis la production en série de la loco.
Au cours des 37 années de production, plusieurs variantes ont été produites, avec des caractéristiques différentes. Les Jumbos étaient les locomotives qui comprenaient d’énormes fenêtres avec un capot court. Une autre variante comprenait des freins à air et était appelée WDM2A. Pour les manœuvres, plusieurs de ces moteurs ont été remodelés lorsqu’ils avaient presque terminé leur vie utile. Ils ont été nommés WDM2S.
WDM2G
Ce sont les dernières nouveautés en matière de locomotives diesel avec leurs trois moteurs parallèles de 800 chevaux chacun. Les deux unités créées ont un arrangement de roues Co-Co et une vitesse de pointe de 120 km/h. La série est entièrement fabriquée en Inde et est reconnue pour son efficacité en matière d’économie d’énergie. Les trois moteurs séparés, appelés groupes électrogènes, peuvent être utilisés individuellement dans une combinaison parallèle pour obtenir la puissance de traction totale de 2400 ch.
Le principal avantage de ce moteur est que deux des groupes électrogènes peuvent être éteints lorsque la locomotive ne tire pas ou est au ralenti. Ainsi, il économise de l’énergie et peut être utilisé pour des travaux de faible puissance. Ici, le G signifie « groupe électrogène ».
WDM 3
Après l’OCAL, Indian Railway a fait appel à Henschel et Sohn. Appelées à l’origine DHG 2500 BB, ces locomotives étaient équipées de moteurs diesel Mercedes et étaient un hybride de diesel et d’hydraulique. Bien qu’ils aient été en service pendant environ 25 ans, on ne sait rien de concret sur ces moteurs. Ils avaient un arrangement de roues B-B avec une vitesse de 120 km/h.
WDM3A
Principalement basée sur le modèle de locomotive WDM-2, la WDM3A a été produite par l’Indian Railway pour remplacer les moteurs WDM-2 vieillissants. Il est équipé d’un moteur turbo diesel 16 cylindres à 4 temps d’une puissance de 3100 chevaux. Ils utilisaient la disposition des roues Co-Co et n’étaient rien de plus qu’une mise à niveau du modèle utilisé dans WDM-2. Sur les 1200 WDM3A, seuls 150 ont été fabriqués à l’origine. Les autres ont été reconstruits à partir de WDM-2.
WDM3B
Bien qu’ils aient été fabriqués après WDM3C et WDM3D, les 23 modèles sont basés sur WDM3D. Il avait la même structure et le même fonctionnement, sauf qu’il n’avait pas de système de contrôle par microprocesseur. A la place, il utilisait un système de contrôle connu sous le nom d’excitation de type E. Principalement dans les régions de l’Uttar Pradesh, dont Lucknow, Gonda, Jhansi, Samastipur, etc. La locomotive avait une puissance de 3100 chevaux avec un arrangement de roues Co-Co. La plupart des modèles ont été créés en dépouillant les caractéristiques du microprocesseur de WDM3D.
WDM3C
Ce sont les versions remodelées de WDM2 et WDM3A. Ils avaient la même structure et le même arrangement de roues qu’eux, juste la puissance était augmentée à 3300 cv. Ils peuvent acquérir une vitesse de pointe de 120 km/h. Celles-ci visaient à développer des moteurs plus puissants. Développés en 2002, aucun de ces moteurs n’est disponible aujourd’hui car ils ont été réduits à WDM2 et WDM3A.
WDM3D
Ce sont les versions améliorées de WDM3C. La plupart d’entre eux ont été intégrés à l’origine en 2003. Ils ont une puissance de traction de 3300 ch et peuvent atteindre la vitesse de 160 km/h. C’était le premier moteur avec lequel le chemin de fer indien a pu construire avec succès un système capable de fournir la puissance de 3300 cv. Ils étaient un hybride de la technologie de base de l’ALCO et d’EMD. Ils ont une structure distincte avec leur corps étroit et les DBR sur le toit du capot court.
Ce sont les seuls modèles de l’OCAL, avec le WDG3A, qui sont encore en production à ce jour.
WDM3E
Ces moteurs turbo-diesel 16 cylindres à 4 temps sont également basés sur la conception des moteurs ALCO. Ils ont été produits en 2008 mais ont ensuite été convertis en WDM3D. Dotées d’une puissance de traction impressionnante de 3500 ch, ces locomotives peuvent atteindre la vitesse maximale de 105 km/h. Tous ces trains sont utilisés comme trains de marchandises et leur vitesse est limitée à 85 km/h.
WDM3F
Ces moteurs représentaient le dernier effort des chemins de fer indiens pour développer une version plus puissante des moteurs ALCO. Seules quatre de ces unités ont été produites, avec une puissance de traction de 3500 ch. Ils ont des caractéristiques similaires à celles de WDM3D. Bien qu’ils puissent fournir une puissance accrue, les chemins de fer indiens ont décidé de ne pas développer ces moteurs car ils ont réalisé que la technologie ALCO était trop dépassée.
WDM 4
Concurrent de l’ALCO DL560C, cette production de General Motors a été sélectionnée pour trouver la locomotive diesel parfaite pour l’Inde. Cependant, au cours des années suivantes, les chemins de fer indiens les ont abandonnés en dépit de leur meilleure technologie et de leur vitesse. C’est un moteur WDM4 qui a tiré le premier Rajdhani Express de Howrah à Delhi. A l’heure actuelle, tous les modèles importés ont été déclassés.
WDM 6
Cette locomotive présentait tous les aspects requis pour une locomotive de manœuvre avec son moteur 6 cylindres à 4 temps qui fournissait une puissance de traction de 1350 ch et une vitesse nominale maximale de 75 km/heure. Développé dans le cadre d’une expérience visant à développer des moteurs de faible puissance, seuls deux modèles de ce type ont été fabriqués. L’un d’entre eux fonctionne toujours dans la région de Bardhaman.
WDM 7
Il s’agit de versions légères de la technologie de l’OCAL. Développées entre 1987 et 1989, 15 de ces locomotives ont été construites, toutes sont encore en service. Il a les mêmes caractéristiques que les autres moteurs basés sur l’ALCO et fournit une puissance de traction de 2000 ch avec une vitesse maximale de 105 km/h. Ils sont actuellement utilisés dans la zone de Tondiarpet pour transporter des trains de passagers plus légers et pour les services de navette.
Après quatre décennies passées à retravailler la même technologie de moteur ALCO, les chemins de fer indiens ont abandonné les moteurs mixtes pour développer des moteurs spécialisés pour les passagers et les marchandises. La différence entre les moteurs destinés aux trains de passagers et aux trains de marchandises réside dans le poids et les rapports de vitesse de la locomotive.
Les principales productions de cette série sont décrites ci-dessous :
WDP 1
Après le WDM7, les chemins de fer indiens ont expérimenté le développement d’un moteur de faible puissance basé sur la technologie de l’ALCO qui peut être utilisé pour les services de transport de passagers à courte distance et fournir une meilleure vitesse. La locomotive avait une charge par essieu de 20 tonnes avec un arrangement de roues Bo-Bo. La structure était parfaite pour une charge plus légère, transportée à plus grande vitesse. Il est équipé d’un moteur turbo diesel 4 temps d’une puissance de traction de 2300 ch.
Ils pouvaient rouler à la vitesse maximale de 140 km/h, bien que toutes les unités aient été confrontées à des problèmes de maintenance. En raison de cela, la production a été arrêtée, et les moteurs n’ont jamais été utilisés pour un Express. Ces locomotives sont toujours en service et sont utilisées comme trains de banlieue locaux.
WDP3A
Appelées à l’origine WDP2, ces locomotives basées sur l’ALCO avaient une coque complètement différente qui supportait la forme aérodynamique moderne. Avec une puissance de sortie de 3100 ch, le moteur pouvait atteindre la vitesse de 160 km/h. Bien que les résultats fournis par la locomotive aient été favorables, la production a finalement été arrêtée en 2002, Indian Railway ayant décidé de développer la technologie EDM pour les locomotives. Ils sont toujours en service et peuvent être repérés à Trivandrum Rajdhani.
WDP 4
Importés sous le nom d’EMD GT46PAC, ces moteurs turbo diesel V16 à deux temps développaient une puissance de 4 000 ch pour une vitesse maximale de 160 km/h. Entre 2002 et 2011, 102 unités ont été produites. Ils utilisent la disposition des roues Bo1-Bo. Ces unités ont été spécialement construites pour les chemins de fer indiens par EMD, USA. Certaines unités ont été directement importées d’EMD, après quoi elles ont été assemblées ici. Plus tard, DLW a commencé à développer des unités en Inde.
Ils disposaient d’un système de contrôle à microprocesseur avec injection de carburant unitaire et système d’autodiagnostic. Cette locomotive est devenue l’avenir des locomotives diesel en Inde, car elle apportait une technologie de pointe, en avance de plusieurs années sur les modèles ALCO originaux. Bien que le moteur présente des défauts avec sa conception à cabine unique et la disposition des roues Bo1-1Bo, la première cause des problèmes de visibilité en mode LHF tandis que la seconde entraîne le faible effort de traction de 28t.
Le faible effort de traction a provoqué des patinages de roues, qui ont ensuite été à l’origine du développement du WDP4B.
WDP4B
La locomotive a les mêmes caractéristiques et le même fonctionnement que le modèle sur lequel elle est basée, WDG4. Son développement a commencé en 2010 et se poursuit encore. La locomotive fournit une puissance polluante de 4500 hp avec une vitesse nominale maximale de 130 km/h. Il dispose d’une disposition de roues Co-Co avec 6 moteurs de traction pour les six essieux. Ainsi, l’effort de traction devient 40t avec une charge par essieu de 20,2t. La locomotive présente des fenêtres plus grandes et un avant de cabine aérodynamique.
WDP4D
Le modèle WDP4B ne répondait toujours pas au problème de la faible visibilité lorsqu’il était utilisé en mode LHF. Ainsi, Indian Railways a dû modifier la cabine et en ajouter une autre à EMD. Le D signifie Dual Cab. La cabine supplémentaire rend la locomotive plus facile à utiliser et beaucoup plus confortable pour les conducteurs et les pilotes qui peuvent ainsi conduire plus rapidement et en toute sécurité. Ce sont des locomotives très puissantes de 4500 hp à 900 RPM et qui peuvent atteindre une vitesse de 135 kph.
WDG 1
Le WDG1 est considéré comme un prototype de moteur développé pour le fret. Actuellement, il n’y a pas de moteur dans les chemins de fer indiens qui soit classé comme WDG1.
WDG3A
Appelée à l’origine WDG2, c’est la première locomotive de fret à succès équipée d’un moteur turbo V16 à 4 temps. La locomotive avait une puissance de traction de 3100 ch et offrait une vitesse maximale de 100 km/heure. Il est considéré comme un cousin des deux autres moteurs développés après EDM2, WDM3A et WDP3a, car il a un effort de traction plus élevé (37,9 t) que le WDM3A.
C’est le moteur de locomotive le plus utilisé en Inde pour les trains de marchandises à ce jour. Ils sont utilisés pour conduire diverses marchandises lourdes telles que le ciment, les céréales, le charbon, les produits pétroliers, etc. On peut trouver le moteur autour de Pune, Guntakal, Kazipet, Vizag, et Gooty.
WDG3B
Après WDG3A, Indian Railways a essayé de créer une locomotive avec une meilleure puissance de sortie. Le WDG3B était une expérience, mais aucune de ces unités n’existe aujourd’hui. Il n’y a pas de spécifications ou d’informations confirmées sur cette variante.
WDG3C
Une autre expérience qui n’a pas été jugée concluante. La seule unité produite est actuellement logée à Gooty. Bien que l’unité soit toujours en service, elle n’est plus classée comme WDG3C.
WDG3D
Cette locomotive s’inscrit dans la lignée des expériences qui n’ont pas abouti. Une seule unité a été produite, fournissant une puissance de sortie d’environ 3400 ch. Il était doté d’un système de contrôle par microprocesseur et d’autres caractéristiques favorables.
WDG 4
Après quatre décennies d’expériences, le WDG4 a été produit en Inde après que quelques unités aient été importées d’EMD, USA. La conception monstrueuse de la locomotive était soutenue par un effort de traction de 53 tonnes et une charge par essieu de 21 tonnes. La locomotive fournit une puissance de 4500 ch avec toutes les dernières technologies telles que l’autodiagnostic, le contrôle de la traction, le radar, le pilote automatique, le sablage automatique et diverses autres. Il s’agit d’un moteur de fret économique et économe en énergie, avec une consommation de 4 litres de diesel par kilomètre.
WDG4D
Version modifiée de la WDG 4, la locomotive est entièrement développée en Inde et est équipée d’un moteur turbo diesel V16 à 2 temps d’une puissance de 4500 tours à 900 RPM. Elle a été baptisée « Vijay » et est la première locomotive de fret à double cabine de l’Inde. La locomotive est conçue en gardant à l’esprit le confort et la facilité des pilotes, ainsi que des technologies de pointe telles que le contrôle entièrement informatisé par IGBT.
WDG 5
Baptisée « Bheem », cette locomotive est le fruit d’une collaboration entre RDSO et EMD. Ce moteur V20 à deux temps fournit une puissance de sortie de 5500 ch à 900 tr/min. La locomotive comprend également toutes les nouvelles fonctionnalités et technologies. Cependant, le moteur a une mauvaise réputation pour son système LHF.
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