COMBUSTIBLE

. Nature. — Consommation .—Relativement à laproduction de vapeur. — Relativement à l’effet utile de la machine. — Influence de la

vitesse Influence de la charge. — Consommation par voyageur

transporté à un kilomètre.

Rature. Le coke est, presque exclusivement à tout ' autre combustible, employé en Angleterre au chauffage des locomotives à grande vi»

• ’tesse; quelquefois cependant on y mêle un

FRAIS DE TRACTION. ' 331

peu de houille ; aux États-Unis l’anthracite est fréquemment employé à cet usage.

Les inconvénients de la houille proviennent principalement de ce que les parties volatiles obstruent les tubes qui servent au passage de la flamme; l’anthracite, s’il décrépitait en brûlant, comme cela arrive fréquemment, aurait les mêmes inconvénients : toutefois , en France, où le combustible est cher, il serait bon d’essayer l’emploi , sinon de l’anthracite qui n’existe que dans quelques localités éloignées, au moins de quelques variétés de houille sèche et maigre qui sont abondantes et favorablement situées. Ces essais seraient facilités, d’ailleurs, par l’agrandissement du diamètre " des tubes, agrandissement qui commence à se répandre dans un autre but, celui de diminuer la perte de force résultant du tirage du foyer.

La consommation de combustible peut être Conaommaiion. considérée sous le rapport de la quantité d’eau vaporisée et du travail fait par la vapeur ; il convient aussi d’examiner l’influence de la vitesse et de la charge sur l’effet utile du combustible.

En rapprochant deux tableaux qui se trou- Relativement a vent dans l’ouvrage de M. de Pambour, et qui iâ vapeur. 10 " dL donnent les résultats d’expériences faites par lui , l’une sur la force de vaporisation des chaudières , l’autre sur la consommation de combustible eu égard à la charge, on peut conclure le rapport de la consommation de

combustible à la production de vapeur, attendu que plusieurs expériences sont les mêmes pour les deux tableaux. De ce rapprochement, et en supposant que toute l’eau dépensée a été réellement vaporisée , il résulte que le rapport du poids de l’eau vaporisée au poids du coke consommé varie de 4.8 à 7, c’est-à-dire qu’un kilogramme de coke aurait vaporisé de 4.8 à 7 kilogrammes d’eau. Le rapport 4.8 et ceux qui l’avoisinent appartiennent à des machines qui trainent toute la charge que comporte leur vitesse , et qui conséquemment sont chauffées aussi fortement que possible ; le nombre 7 appartient à plusieurs machines courant avec une charge incomplète, et ne déployant qu’une partie de leur force, c’est-à-dire faiblement chauffées. Cette circonstance suffît pour expliquer, en partie du moins, la différence de ces rapports, attendu que, lorsque le feu est faiblement activé , la chaudière produit beaucoup moins de vapeur, et ses parois dépouillent beaucoup mieux de leur chaleur les produits de la combustion. Toutefois une partie de cette différence peut être due aussi à ce que, dans le cas de ces charges incomplètes, qui coïncident en général avec la circulation à grande vitesse, la portion d’eau qui est entraînée à l’état liquide peut être plus forte que dans l’autre cas. On sait, en effet, que la vapeur entraîne avec elle une proportion d’eau très -considérable , que des expériences ré-

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FRAIS DE TRACTION

centes de M. de Pambour ont portée au tiers de la dépense totale. En retranchant cette proportion , les rapports ci-dcssus tomberaient à 3.2 et 4.7. Si cette proportion peut être admise, • • 4

toute forte qu’elle est, il en résulte que, même en tenant compte de réchauffement de cette eau qui s’échappeà l’état liquide, les chaudières . de locomotives produisent, à égalité île consommation de combustible , moins île vapeur que les chaudières ordinaires, car ces dernières produisent généralement de 5 à 6 kil.

de vapeur par kilogramme de houille, et . ’

donneraient à peu près la même production par kilogramme de coke de première qualité, comme celui qui a servi à ces expériences.

Cette infériorité des chaudières de locomotives doit être attribuée à l’activité du feu, activité qui a le grand avantage de porter la . .. 1 production de vapeur , à égalité de surface de chauffe, au quadruple de ce qu’elle est dans les chaudières ordinaires, mais qui a l’inconvénient de ne pas permettre aux parois de dépouiller aussi bien les gaz de la chaleur qu’ils emportent avec eux.

Si le combustible brùléest moins bien utilisé

I effet utile de Ij

pour la production de la vapeur qu’il ne l’est machine, dans les chaudières ordinaires, cette vapeur est «Ile-même moins bien utilisée par la machine.

Ce dernier effet est dû à plusieurs causes : 1° à ce qu’une partie de la vapeur se perd par la -

soupape de sûreté; 2° à ce qu’une partie de la '• <

frais d’expi.oitation.

pression est souvent perdue dans le passage de

la chaudière au cylindre, à cause de l’insuffi- * ^ »

sance habituelle de la production de vapeur

dans la circulation à grande vitesse ; 3° à ce que la machine est nécessairement sans détente ni condensation ; 4° enfin à la nécessité de ce qu’on nom me l’avance du tiroir.

Pour ccs causes, le travail total fait dans une locomotive par une quantité donnée de vapeur qui s’échappe de la chaudière , à une pression déterminée , est moindre qu’il ne serait dans une machine fixe, et par suite son travail utile , c’est-à-dire la force disponible qu’elle imprime aux roues, est moindre qu’il ne se- . * rait dans ces machines.

De plus , une portion considérable de ce tra- . vail utile de la vapeur est employée à vaincre certaines résistances passives qui sont spéciales aux locomotives , c’est-à-dire à déplacer le poids de la machine , à activer la combustion dans le fover et à vaincre la résistance de l’air.

Si donc on rapporte l’effet utile du combustible au poids des convois transportés, cet effet utile est beaucoup moindre qu’il n’est dans les machines fixes, et cette infériorité provient à la fois de ce que, dans les locomotives, une quantité déterminée de combustible produit moins de vapeur; de ce que la vapeur y produit moins de travail total ; enfin , surtout, de ce que du travail total de la vapeur une *. • .« * •

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FRAIS I»E TRACTION. 335

beaucoup plus grande partie est absorbée par les résistances passives dont la plupart sont spéciales aux locomotives.

L’influence des résistances passives croît, et, par suite, l’effet utile du combustible, rapporté au travail utile de la machine, décroît à mesure que la vitesse augmente , parce que la résistance de l’air croît avec la vitesse, et parce que le poids de la machine, qu’elle est toujours obligée de traîner, devient une portion d’autantplus forte de la charge totale, que cette charge est plus diminuée pour permettre l’augmentation de vitesse.

Pour avoir, par l’expérience ou par le calcul, la mesure réelle de l’influence que la vitesse exerce sur l’effet utile du combustible dans une machine déterminée, il faut considérer cette machine à des vitesses differentes, mais traînant toujours la charge maximum que comporte chacune de ces vitesses. On trouve ainsi que l’effet utiledu combustibledécroit trèsrapidement à mesure que la vitesse augmente.

Les frais de combustible sont donc nécessairement et fortement augmentés lorsque l’exploitation doit atteindre des vitesses considérables.

Le décroissement de l’effet utile du combustible , et par suite l’accroissement de cet élément de dépense , à mesure que la vitesse augmente, dépendent d’ailleurs de la force de la machine, et sont d’autant moins rapides que

Influence de l« vitesse. '

336 frais d’exploitation.

cette ftiachine est plus puissante, parce qu’en général la puissance des machines croît plus rapidement que leur propre poids , et parce que la résistance de l’air ne croît pas proportionnellement au poids des convois, de sorte qu’à mesure qu’elles deviennent plus fortes, elles dépensent, pour se trainerelles-mêmes, et pour vaincre cette résistance, une moindre proportion de leur force totale.

influence de la L’effet utile du combustible dépend aussi de charge. | a c h a i>ge.

Si cette charge est incomplète, c’est-à-dire . .•» si la machine ne remorque qu’une charge in-

' férieure à celle que comporte sa vitesse, ne déployant ainsi qu’une portion de sa force, l’influence des résistances passives est augmentée , parce qu’elles restent à peu près les - • mêmes, ou du moins sont très-peu diminuées;

de sorte que la force ou la quantité de combustir< hle nécessaires pour les vaincre, deviennent une

portion plus considérable de la force totale ou de la dépense totale de combustible. Ainsi l’effet utile du combustible dépend de la charge, et il diminue à mesure qu’elle s’éloigne davantage du maximum que comporte la vi- . ,• . tesse.

Le cas de charge incomplète est presque toujours celui des convois de voyageurs, à cause de la nécessité de réserver aux machines l’ex- , •' cès de force nécessaire , soit pour remorquer

accidentellement des convois plus puissants,

FRAIS de traction.

soit surtout pour franchir les rampes qu’elles doivent rencontrer. Les convois de marchandises sont presque toujours dans les conditions contraires , c’est-à-dire que leurs locomotives remorquent la charge maximum que comporte leur vitesse.

Si donc on veut comparer ces deux espèces de convois sous le rapport de l'effet utile du combustible , il faut tenir compte à la fois des effets réunis de la vitesse et de l’insuffisance habituelle de la charge. Ces calculs ne peuvent encore présenter assez d’exactitude pour qu’il soit utile de les rapporter ici ; toutefois , comme il est nécessaire d’avoir à ce sujet une base de comparaison , pour faire , entre les voyageurs et les marchandises, la répartition des frais de combustible, dans le calcul des frais d’exploitation des chemins qui admettent à la fois, sans distinction de dépense, ces deux espèces de convois, on peut admettre que la circulation des voyageurs à la vitesse de 30 à 40 kilomètres , consomme, à effet utile égal, c’est-à-dire à égalité de poids brut remorqué, une quantité de combustible égale à deux fois et demi celle que dépense la circulation des marchandises à la vitesse de 20 à 25 kilomètres. D’après cela, et comme nous avons vu ci-dessus que, dans les conditions ordinaires de l’exploitation , une tonne de marchandises correspond généralement au même poids brut que cinq voyageurs,

j’ai admis, pour cette répartition de dépenses , que pour les vitesses ci-dessus, le transport, à la même distance, d’une tonne de marchandises et celui de deux voyageurs consomment la même quantité de combustible.

Voici d’ailleurs d’après la pratique de plusieurs chemins, la consommation de combustible par voyageur et par kilomètre.

FRAIS DK TRACTION