Ce secteur a permis à la gare de devenir ce nœud ferroviaire dont on parle encore souvent et pas seulement à Thouars.
Dès 1873, un dépôt existe, réduit à sa plus simple expression : une remise pouvant abriter 3 locomotives à vapeur.
En 1893, ce secteur s'étend très rapidement et on construit de nouveaux équipements pour entretenir davantage de locomotives. La gestion des machines est la fonction principale du dépôt, celle-ci comprend plusieurs sous secteurs : mécanique, ajustage, peinture, et chaudronnerie.
L'année 1897 est très importante car Thouars est maintenant un véritable relais pour les locomotives des express reliant Paris-Montparnasse à Bordeaux. De vastes ateliers d'entretien du matériel sont construits en plus d'une rotonde, aménagée dès 1886.

Toboggan du dépôt en 1933
Ce bâtiment, agrandi en 1912 permet, face à un pont tournant de 20 mètres de long, de couvrir 11 voies et d'y assurer l'entretien des locomotives à vapeur. Sous cette rotonde, on réalise des levages de locomotives pour ensuite les démonter et ainsi, les réparer et les entretenir. Ces locos passent une " révision complète ".
Le dépôt accueille de nombreux équipements nécessaires aux locomotives : des parcs à charbon, des châteaux d'eau, des huileries-sableries, un " toboggan ", tous ces équipements permettent de remplir la locomotive des différents carburants et matériaux indispensables à son fonctionnement.
La main d'œuvre est très importante et doit être renouvelée, augmentée régulièrement. Une école d'apprentissage ouvre en 1938 au dépôt. Elle accueille des jeunes gens âgés de 14 à 16 ans, chaque promotion comprend 15 à 20 élèves. En 3 ans, cette école les conduit au CAP vers le métier d'ajusteur. Au départ, les professeurs viennent de l'enseignement traditionnel, ils sont vite remplacés par des instructeurs de la SNCF. Chaque élève suit le rythme de travail des cheminots soit 48 heures par semaine dans les années 1930 et est rémunéré en fonction de ses résultats.
Huilerie et sablerie en 1935
La discipline est de rigueur. En 3ème année la promotion constitue une équipe-école et travaille sous la rotonde, sur une locomotive qui leur est réservée. Cette école fonctionne à Thouars jusqu'à la fin des années 1950.
Le dépôt comprend aussi des services plus modestes comme l'entretien courant des installations, nommé " la bricole ".
En 1950, l'effectif total des agents du dépôt atteint 350 agents dont 5 à la direction, 19 aux bureaux et aux magasins, 23 apprentis, 81 à la conduite et 182 à l'atelier de la rotonde.
Le dépôt gère un parc de locomotives à vapeur très important. De 1920 à 1930, celui-ci comprend une centaine de locomotives de vitesse (express voyageurs), puissantes (marchandises) ou de manœuvres. Dès 1939, un déclin se fait sentir, suite à la fermeture des relations Paris-Bordeaux, il ne reste que 70 locos.
En juillet 1945, il en reste 24 en état de fonctionnement. Pendant 2 ans, la rotonde fonctionne au maximum de ces capacités, il faut remettre en route une locomotive par semaine. Le 20 décembre 1946 : la 100ème machine réparée quitte Thouars.
Le nombre de locos se stabilise autour de 50 dès 1947 et chute dès 1960 autour de 30 unités.
C'est la fin de l'âge d'or de la traction vapeur en France. En 1967, Thouars reste le seul dépôt composé à 100% de locomotives à vapeur.

Levage d'une locomotive à vapeur sous une rotonde vers 1960
En 1971, il n'en reste plus que 11 dont certaines sont déjà garées en attente d'amortissement, c'est-à-dire de radiation. Le 26 septembre 1971, la dernière loco vapeur circule à Thouars, les motrices Diesel les remplacent.
La rotonde vers 1960
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