Les trains de marchandises modernes reposent sur un hybride diesel-électrique. Le gros moteur diesel turbocompressé à deux temps tourne à un régime constant et bas, entraînant un générateur haute tension. Le générateur alimente les moteurs de traction sur chaque essieu, fournissant de la puissance directement aux roues. Cet agencement élimine le besoin d'une boîte de vitesses à plusieurs vitesses, permettant à la locomotive d'accélérer en douceur depuis l'arrêt jusqu'à 125 mph (200 km/h) sans changement de vitesse.
Les moteurs diesel sont jusqu'à 20 % plus efficaces thermiquement que les moteurs à essence. Pour le rail, cela se traduit par une économie de carburant environ quatre fois supérieure à celle des camions :une locomotive CSX peut transporter 1 tonne de marchandises sur 492 milles avec un seul gallon de diesel. Les locomotives diesel-électriques sont également environ cinq fois plus efficaces que les locomotives à vapeur qui les ont précédées.
Les chemins de fer utilisent des roues en acier sur des rails en acier car la zone de contact est minuscule (environ la taille d'une pièce de dix cents), minimisant ainsi la déformation. Le contact acier sur acier réduit la résistance au roulement bien en dessous de 1 %, ce qui fait des trains le mode de transport de marchandises lourdes le plus économe en énergie. Le compromis est une traction plus faible, qui est résolue par le système de traction décrit ci-dessous.
Chacun des huit moteurs de traction de la locomotive peut produire plus de 60 000 lb-pi de couple. Pour éviter le patinage des roues lors de l'accélération ou du freinage, la locomotive utilise un système de pulvérisation de sable et une unité électronique de commande de traction. Lorsqu'un glissement est détecté, le sable est éjecté sur les rails et le système réduit la puissance des moteurs concernés.
Caractéristiques du moteur EMD 710 :
Son cycle à deux temps fournit deux fois plus de puissance par tour qu'un moteur à quatre temps de taille similaire, permettant un fonctionnement continu pendant des décennies.
Propulsion : Les moteurs de traction entraînent les roues via une réduction de vitesse, permettant des vitesses allant jusqu'à 125 mph. Chaque moteur peut consommer>700 A.
Suspension : Une combinaison de ressorts à lames ou hélicoïdaux, de roulements pivotants et de liaisons latérales amortit les irrégularités de la voie, réduisant ainsi l'usure et améliorant la qualité de roulement.
Freinage : Les freins à tambour pneumatiques fournissent une puissance de freinage mécanique, tandis que le freinage dynamique transforme les moteurs en générateurs, dissipant l'énergie cinétique sous forme de chaleur à travers des maillages résistifs. Un frein à main sur le camion arrière sert de sécurité de secours.
Amtrak, l'opérateur national de transport ferroviaire de voyageurs, modernise sa flotte avec des locomotives à double puissance fonctionnant au diesel ou sur des lignes électrifiées. Les nouvelles voitures « Superliner » à deux niveaux offrent des sièges spacieux, des services de restauration et des cabines-lits, offrant une alternative confortable au transport aérien. Le service d'entreposage de wagons d'Amtrak permet aux passagers d'apporter un véhicule sur certains itinéraires.
Une locomotive diesel combine un moteur diesel qui alimente un générateur électrique avec des moteurs de traction qui font tourner les roues.
Les locomotives modernes génèrent environ 3 200 ch, que le générateur convertit en environ 4 700 A de courant pour les moteurs de traction.
Une locomotive traditionnelle repose uniquement sur une transmission mécanique. Une locomotive hybride diesel-électrique utilise la production d'électricité pour entraîner les roues, offrant ainsi une plus grande efficacité et une distribution de puissance plus fluide.
Les moteurs diesel ont des taux de compression plus élevés, offrant une efficacité thermique 20 % supérieure à celle des moteurs à essence, et ils peuvent fonctionner en continu à bas régime pendant des décennies.
Les roues en acier sur rails en acier réduisent la friction de roulement à moins de 1 %, économisant ainsi l'énergie et prolongeant la durée de vie par rapport aux pneus en caoutchouc.
