Par 2B, JPT, GB le 22/02/2020

Introduction

Dans les années 1930, les locomotives électriques de vitesse étaient essentiellement des engins dotés d’essieux moteurs et d’essieux porteurs. Les progrès de la technique permirent au cours des années 1940 de réaliser des locomotives à vitesse élevée sans essieux porteurs ou directeurs, c’est-à-dire des locomotives à adhérence totale. C’est ainsi que les constructeurs Suisses livrèrent en 1944/45 au Chemin de Fer des Alpes Bernoises ( Bern-Lötschberg-Simplon; BLS) six locomotives de type BB de 4000 ch, aptes à circuler à 125 km/h. Ces machines de 80 tonnes donnèrent immédiatement satisfaction.

Aussi, la SNCF, pensant réaliser des économies pour ses futures électrifications en exploitant des locomotives à adhérence totale, plus légères que les 2D2, décida d’expérimenter un certain nombre de prototypes de diverses techniques. C’est ainsi qu’elle commanda au groupement MTE les deux prototypes BB 9003 et 9004. la BB 9003 est livrée au mois de décembre 1952.

L’étude de ces deux locomotives, s’est faite en étroite collaboration avec la Division des Études de la Traction Électrique (DETE) de la SNCF et les constructeurs du Groupement du Matériel de Traction Électrique (MTE).

– Les Forges et Aciéries du Creusot (Usines Schneider) pour la partie mécanique.

– La société Jeumont pour l’appareillage.

– La société Oerlikon pour les moteurs de la BB 9003.

– La société SW pour les moteurs de la BB 9004.

Comme pour les BB 90001 et 9002, les grands principes directeurs suivants ont été appliqués :

– limiter leur masse à 80 tonnes, soit avec une charge à l’essieu de 20 tonnes.

– leur donner suffisamment de puissance pour remorquer des trains du type de ceux confiés aux 2D2.

– utiliser des moteurs entièrement suspendus avec une transmission légère ne nécessitant pas d’entretien.

– réaliser une chaine de traction électrique simple donnant une souplesse d’exploitation, de conduite et de maintenance faciles.

 – garantir une bonne stabilité du bogie à grande vitesse (160 km/h).

Caractéristiques principales :

– longueur totale hors tampons : 16200 mm

– longueur totale de la caisse : 15400 mm

– largeur de la caisse : 2980 mm

– empattement rigide des bogies : 3200 mm

– empattement total : 12400 mm

– entraxe des pivots de bogies : 9200 mm

– diamètre des roues neuves : 1250 mm

– hauteur de la caisse : 3650 mm

– puissance continue sous 1500 V : 4320 ch. (à 81 km/h)

– puissance unihoraire sous 1500 V : 4800 ch. (à 79 km/h)

– poids total : 80 t

– rapport d’engrenages : 2,317

Partie mécanique

La caisse

La caisse de ces locomotives est constituée de deux brancards à grande inertie et de traverses de tête et intermédiaires. L’ensemble, fortement entretoisé, est assemblé par soudure électrique à l’exception du caissonnement des traverses de tête qui est réalisé par rivetage. L’ossature résistante des cabines de conduite est soudée au châssis. La partie centrale est constituée de panneaux amovibles pour l’accès au compartiment machines. Les traverses de tête sont habillées par des capotages amovibles, venant se raccorder au brancard de caisse.

La caisse repose sur chaque bogie par l’intermédiaire d’une suspension pendulaire à ressorts à lames, un système se lisoirs faisant office de dispositif antilacet.

L’effort de traction n’est pas transmis à la caisse par un pivot, mais par un jeu de barres, de renvois et de palonniers, ensemble nommé « traction basse ». Le principe réside dans le fait que les bogies entraînent la caisse par des barres obliques dont une part de la composante de l’effort tend à plaquer la caisse sur le bogie et à combattre son cabrage au démarrage. Tout en gardant le même principe, le système de traction basse sera singulièrement simplifié sur les descendantes des BB 9003 et 9004 équipées de bogies analogues (319 locs: BB 9200/9300/16000/20100/25100/25200 et 201 locs: BB12000/13000).

Les bogies

Le bogie est constitué de quatre balanciers flasqués deux à deux. Les balanciers reposent sur quatre boites d’essieux de type Athermos, à graissage mécanique.

Le châssis du bogie est constitué de tôles mises en forme et assemblées par soudure électrique. Il comprend deux longerons reliés par deux traverses intermédiaires et deux traverses extrêmes en forme de tube qui reçoivent en outre la timonerie de frein. Les traverses intermédiaires supportent les deux moteurs de traction, montés dos-à-dos au centre du bogie, et un carter unique dans lequel sont logés les trains d’engrenages de chacun des moteurs. L’effort moteur est transmis aux essieux par une transmission à « cardans et arbre creux », connue sous l’appellation « transmission Jacquemin » du nom de l’ingénieur SNCF/DETE qui l’a conçue. Un anneau (dit « anneau menant ») est flasqué sur chaque sortie du carter. Cet anneau, par l’intermédiaire de silentblocs, entraine « l’arbre creux » (au travers duquel passe l’essieu). L’arbre creux entraine à son tour un autre anneau (dit « anneau mené ») flasqué sur une roue de l’essieu (dite « roue menante »). L’autre roue de l’essieu prend naturellement l’appellation de « roue menée ».

Le châssis de bogie équipé repose sur les balanciers par l’intermédiaire de quatre groupes de deux ressorts hélicoïdaux formant la suspension primaire.

Enfin, les boites d’essieux 3 et 6 reçoivent une sortie qui entraine l’enregistreur de vitesse qui monte jusqu’en cabine de conduite par l’intermédiaire d’arbres et de cardans.

A l’origine, les roues sont bandagées avec des corps de roues à voile nervuré. Par la suite, ces roues ont été remplacées par des pièces monoblocs, notamment lors du record de vitesse à 331 km/h.

Partie électrique

Afin de poursuivre les investigations sur ces deux nouveaux prototypes la SNCF avait choisi d’équiper le BB 9003 avec des moteurs Oerlikon à six pôles et la BB 9004 avec des moteurs SW à quatre pôles. Les locomotives pouvaient fonctionner en couplant les moteurs en série-parallèle et en parallèle, 23 crans en Série-Parallèle, 3 crans de transition SP-P et 19 crans en Parallèle. Dix crans pour la marche économique en SP ou P. Les deux moteurs de chaque bogie étaient ventilés par un ventilateur commun et un réseau de gaines.

L’équipement de commande comportait deux arbres à cames, le premier agissant sur les contacteurs de couplage, les contacteurs d’élimination des résistances et l’inverseur de marche, le second commandant les contacteurs de shuntage. Les contacteurs à cames étaient du type JH (Jeumont-Heidmann) déjà éprouvés sur d’autres matériels. La commande des cames est effectuée depuis le poste de conduite par le manipulateur.

L’équipement électrique était logé dans un bloc central ventilé proportionnellement aux conditions d’utilisation. Un disjoncteur 1500 V et deux compresseurs d’air complétaient l’équipement.

Le captage du courant se faisait par des pantographes de type G.

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