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Le chauffage des voitures

P. Frenay, ingénieur en chef.

mercredi 4 août 2010, par rixke

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 Chauffage par radiateurs et chauffage par air.

Fig. 1.
Radiateur sous banquette.

De ces deux modes de chauffage, le plus ancien et le plus répandu à l’heure actuelle est celui qui comporte des radiateurs placés sous les banquettes (fig. 1) ou le long des longs-pans (fig. 2). C’est ainsi que sont équipées les voitures du service intérieur et les anciennes voitures du service international (RIC) de la S.N.C.B.

Fig. 2.
Radiateur le long des longs-pans.

Le chauffage à air se répand de plus en plus. Il équipe déjà de nombreuses voitures et, entre autres, les nouvelles voitures RIC de la S.N.C.B. En principe, un ventilateur V (fig. 3) aspire l’air à travers un filtre F, le refoule dans une batterie de chauffe B et, de là, dans un gainage G alimentant la voiture. En cas de température extérieure trop basse, le ventilateur n’aspire plus qu’une quantité réduite d’air frais, le reste étant repris dans la voiture (air recyclé).

Fig. 3.

 Source d'énergie.

Le chauffage peut s’effectuer à la vapeur ou électriquement.

Le chauffage à vapeur reste d’application avec la traction diesel. Nos locomotives diesel assurant la remorque des trains de voyageurs sont équipées de chaudières à vaporisation instantanée, destinées uniquement au chauffage des trains ; les pressions sont au minimum de 4 kg/cm2 au départ de la chaudière. Des essais sont en cours, sur différents réseaux, pour munir les locomotives diesel d’équipements de chauffage électrique.

Le chauffage électrique est d’application générale sur les lignes électrifiées. Le courant de chauffage est pris à la caténaire [1].

Si la tension nominale de caténaire dépasse 3.000 V, la tension de chauffage est ramenée à 1.000 V ou 1.500 V au moyen d’un équipement monté sur la locomotive.

Les voitures réservées au service intérieur sont munies d’un chauffage fonctionnant uniquement sous la tension utilisée par le réseau auquel elles appartiennent. En revanche, les voitures RIC, qui doivent pouvoir s’adapter aux différents types d’alimentation des réseaux sur lesquels elles sont appelées à circuler, sont munies d’un dispositif de commutation, actuellement automatisé, qui permet de passer d’un type de courant à l’autre sans arrêt du train.

 Alimentation en énergie.

Pour le chauffage à vapeur, chaque voiture est munie d’une conduite générale allant d’une traverse de tête à l’autre. A chacune de ses extrémités, cette traverse porte un robinet d’isolement et un accouplement articulé (fig. 4) permettant de réunir les voitures entre elles et à la locomotive. Le chauffage s’effectuant à eau perdue, chaque voiture est munie d’un système de purge destiné à évacuer l’eau de condensation. La conduite générale alimente les éléments chauffants par des conduites de dérivation.

fig. 4.
Robinet d’isolement et accouplement articulé d’un chauffage à vapeur.

De même, pour le chauffage électrique, chaque voiture est équipée d’une conduite principale reliée aux différents éléments chauffants. L’accouplement se réalise au moyen d’un câblot à fiche que l’on introduit dans la boîte d’accouplement du véhicule voisin (fig. 5). La conduite principale alimente la voiture par l’intermédiaire de fusibles de protection et d’un contacteur de commande.

Fig. 5.
Accouplement d’un chauffage électrique.

L’énergie à fournir pour le chauffage atteint des valeurs importantes. Voici, pour fixer les idées, l’ordre de grandeur des puissances installées sur quelques véhicules de la S.N.C.B. : 27 kW pour une voiture M2, 27 kW pour une voiture d’automotrice 62, 38 kW pour une voiture-couchettes, 40 kW pour les nouvelles voitures RIC. En ligne, il est rare que ces puissances installées soient utilisées au maximum. Elles sont en effet calculées sur la base de deux types d’exigence : les performances-limites en ligne et la durée maximale du préchauffage. Ainsi, par exemple, pour les nouvelles voitures RIC, on impose comme performance en ligne une température intérieure de 22° C (voiture vide) pour une température extérieure de - 20° C et une vitesse de 140 km/h, et, comme durée maximale du préchauffage, 60’ pour atteindre une température intérieure de 25° C à partir d’une voiture froide et pour une température extérieure de 0° C. C’est d’habitude l’exigence du préchauffage qui est la plus dure et qui détermine la puissance installée. Pendant le préchauffage, toutes les voitures absorbent la puissance installée ; c’est ainsi, par exemple, qu’une rame de dix voitures RIC absorbera 400 kW, ce qui correspond à une puissance de 545 ch.

 Eléments chauffants.

Les radiateurs à vapeur de la S.N.C.B. sont constitués (fig. 6) par des tubes en acier T entourés d’ailettes D. Ces tubes sont parcourus par la vapeur arrivant par le conduit A. L’arrivée de vapeur est contrôlée par une soupape B qui a tendance à se fermer sous l’action du ressort C et à s’ouvrir sous la poussée de la tige E. Le radiateur, qui n’est fixé que du côté de l’arrivée de vapeur, s’allonge sous l’effet de l’échauffement ; comme la tige E est constituée d’un métal à allongement très faible en fonction de la température, la soupape B finit par se fermer pour une température donnée du radiateur. La température admise pour le radiateur peut être modifiée par l’action de la manette de contrôle M, laquelle déplace la position de l’extrémité de la tige E.

fig. 6.

Il existe plusieurs types d’éléments chauffants électriques, mais tous comportent essentiellement une résistance R (fig. 7) boudinée dans un isolant I, emprisonné lui-même dans une gaine métallique G. Si les qualités de l’isolant sont suffisantes pour éviter tout passage de courant du fil résistant jusqu’au tube métallique, la sécurité est assurée par un élément à simple isolement. Dans ce cas, la gaine métallique G est mise à la masse. Dans le cas contraire, la gaine G est posée sur des isolateurs qui constituent un second isolement, le tout étant enfermé dans une enveloppe métallique de protection, elle-même mise à la masse.


Source : Le Rail n° 121, septembre 1966


[1Sauf dans des cas spéciaux comme le T.E.E. Paris-Bruxelles-Amsterdam, doté d’un système de conditionnement d’air, dont nous reparlerons.