Fonctionnement des locomotivesPourquoi ces pages ?
Un bon nombre de correspondants et de passionnés se procurent des vidéos professionnelles tournées dans des cabines de conduite. Ces vidéos sont accompagnées d'explications et de commentaires en langage maison, mais des expressions comme "monter les crans", "passer en parallèle", "freinage rhéostatique" sont un peu obscures.
Dans ces pages, vous apprendrez donc quelques notions simples d'électricité, pour ceux qui ne connaissent pas,et la façon dont on manie les circuits de traction sur une locomotive. Dans le même ordre d'idée, je passe très superficiellement en revue la conception des machines.
Vous trouverez les liens correspondants aux pages techniques dans les paragraphes ci-dessous ou dans les onglets du menu supérieur.
Dans l'utilisation d'une locomotive, on distingue plusieurs secteurs technologiques:
Les circuits traction:
Le circuit traction des locomotives concerne toutes les parties haute tension de la source de courant (pantographe) à l'utilisation (moteurs). Selon la nature de la source (monophasé ou continu), et l'age de la machine, cette partie peut concerner les transformateurs, les lignes de contacteurs HT, les selfs, les blocs redresseurs, les rhéostats, les blocs de thyristors, les moteurs de traction, etc... Tous ces appareils sont enfermés dans des armoires de sécurité, et sont innaccessibles sans des clés de sécurité déverrouillées seulement en absence de haute tension.
Circuits traction de machines à courant continu
Les machines à thyristors
Principe du freinage rhéostatique
Les auxiliaires:
Dans cette catégorie, également haute tension, nous trouvons tout ce qui est utile au fonctionnement des locomotives. Les compresseurs, les ventilateurs moteurs, le chauffage train, le chauffage cabine, la charge batterie, le refroidissement des transformateurs, selfs, redresseurs, hacheurs, convertisseurs...Les connexions de ces appareils ne sont également pas accessibles sans clés de sécurité.
Les circuits basse tension:
Cette partie concerne tous les circuits de commande et de contrôle et constitue en quelque sorte l'interface entre l'homme et la machine. C'est avec des appareils basse tension, généralement 72 volts, que l'on va commander les servo-moteurs des graduateurs, les contacteurs électro-magnétiques, les inverseurs de marche, etc...
Tout le circuit de contrôle composé d'innombrables relais de détection et de signalisation fonctionne sous cette tension. Les locomotives possèdent une batterie dont la charge est assurée par un circuit spécifique.
Les circuits pneumatiques:
L'air comprimé constitue une composante essentielle des locomotives, puisque cela concerne des parties aussi sensibles que l'alimentation et la commande du frein sur tout le train, mais aussi la commande des appareils de traction. Les BB 8500 par exemple, disposent d'un moteur à air comprimé pour actionner le servo-moteur de commande traction. C'est aussi l'air comprimé qui actionne les chaines de contacteurs sur certaines machines.
L'air comprimé est également utilisé pour la manoeuvre des pantographes, le sablage, les essuie-glaces, les graisseurs de rail, etc...
La partie mécanique
Cette partie concerne la caisse, mais surtout les organes dédiés au roulage, tels que les bogies, les essieux, les réducteurs, les suspensions, les organes de traction et d'entrainements... Chaque locomotive a ses particularités. Selon la disposition des moteurs, suspendus ou non, placés dans la caisse, sur le bogie ou même l'essieu moteur, tout le système d'entrainement peut être très différent d'une machine à l'autre.
Boites d'essieux
Par exemple, les CC 7100 ont un moteur par essieu, (6 moteurs), et ces moteurs sont placés dans les bogies, sur chaque essieu. C'est pour cette raison que les bogies de ces CC ont les essieux très écartés, car à l'époque de leur construction, les moteurs avaient encore une taille conséquente, même s'il s'agit dans ce cas de moteurs 750 volts. Ces locomotives, malgré une fiabilité et une puissance remarquables, avaient la réputation d'abimer les voies, à cause justement de leurs grands bogies.
Si on compare à une autre CC plus moderne, la 6500, la différence est fondamentale. Les 6500 ont un seul groupe moteur par bogie, groupe composé en réalité de deux moteurs placés sur le même arbre, et la traction est transmise aux essieux par un réducteur à deux positions. Il est facile de remarquer que sur ces locomotives, les essieux des bogies sont beaucoup plus serrés que sur une 7100.
Bien entendu, la technologie moderne a permis de gros progrès en diminuant notamment la taille des moteurs. Les moteurs du TGV atlantique sont très petits, mais sacrément musclés ! Ils l'ont tout de même emmené au record du monde...