VII

Dans quelles limites eonvient^il dPemployer Padhérenee poar g^ravlr les rampes de ttO à 60 mlilimé<res9 dans la traversée des Alpes ?

Cette question est, entre toutes celles qui ont surgi dans Tétude des moyens qu'offre Fart pour faire gravir à des trains portant 80 à 100 tonnes de poids net des rampes de 50 à 60 m/m, la plus ardue, peut-être, en ce sens que c'est celle qui se dérobe le plus à l'analyse et à l'observation.

n est généralement admis que, pour les machines à deux ou trois essieux couplés, l'effort de traction est calculé au sixième environ du poids porté par les roues motrices. 11 est également vrai que cet effort est, de beaucoup, inférieur à celui que ces machines peuvent exercer momentanément.

Il est aussi vrai, mais moins connu, que l'insuffisance de la surface de chauffe ne permet pas de maintenir cet effort d'une manière permanente : qu'en d'autres termes, l'effort permanent des machines, celui qu'elles peuvent maintenir pendant le temps qu'exige le renouvellement complet, dans le foyer, du combustible et celui de l'eau du générateur, est inférieiu* à J' adhérence calculée au sixième du poids de la machine.

Ce dernier fait donne un caractère d'évidence incontestable à la proposition suivante : qu'aucun ingénieur n'hésiterait,

aujourd'hui, à donner à Teffort de traction d une machine locomotive à trois essieux moteurs une puissance permanente égale au sixième du poids dont les roues motrices chargent les rails.

Cette expression de l'adhérence pratique, qui n'est autre chose, il faut bien le dire, qu'une moyenne consacrée par l'observation entre des termes extrêmes supérieur et inférieur très-différents doit être la limite extrême dans tous les agencements mécaniques ayant pour but d'employer l'adhérence.

L'adhérence au sixième représente 166 kil. sur mille du poids porté sur les rails; de sorte que, si l'adhérence au sixième était absolue et que l'effort de traction sur niveau ne fût que de 4 k. 25 par tonne, une machine monterait une rampe de 162 millimètres, pourvu qu'elle produisît assez de vapeur pour utiliser cette adhérence.

L'inclinaison réduit l'adhérence. En effet, l'adhérence ou le frottement avec altération des surfaces en contact^ comme nous l'avons définie précédemment, dépend de la pression normale.

Quand le rail est horizontal, l'adhérence est une fraction du poids ; quand le rail est incliné, l'adhérence est une fraction de la composante normale du poids (1).

L'adhérence est, sur différentes rampes, dans les rapports suivants avec le poids remorqué, en supposant toujours l'effort de traction sur niveau à 4 k. 25 par tonne :

(1) Si on adopte des rampes de 6 cenlimèlreset si une machine pèse 60 tonnes, sur un rail horizontal la pression normale sera de 6t),000 kilog. ; le rail ayant une inclinaison de six centimètres par mètre, l'angle de cette inclinaison est de 3^ 26. La pression normale est 60,000 cos. 3» 26 ; c'est-à-dire, 59,891 k.

Si l'adhérence était comptée au 10% elle serait, dans le premier cas, 6,000 k.: dans le deuxième cas, 5,989 kilog.

— lai -

Eiai indiqiLant l'inclinaison des rampes^ F effort de traction qu'elles nécessitent et le rapport de cet effort avec le poids remorqué.

Inclinaison

Efforts de traction

L'efifort étant 1, le

des

correspondant

poids remorqué

rampes

par tonne

sera :

Millimètres

Kilogrammes

Ainsi l'effort de traction est, sur rampes de 5 m/m, la 108* partie du poids remorqué , il devient la quinzième partie sur rampes de 60 m/m.

Si, dans la traversée des Alpes, nous partons, pour certaines causes spéciales que nous avons indiquées, d'un effort de traction de 8 kil. au lieu de 4 k. 25, l'effort de traction représentera, sur les rampes de 50 millimètres, les 58/1000 du poids, et sur les rampes de 60 m/m, les 68/1000.

Dans le premier cas, un effort de traction de 1,000 kil. remorquera un poids de 18,400 kil. ; dans le second, le poids remorqué par 1,000 kilog. d'effort de traction sera de *5,600 kil.

La conséquence de ces chiffres est que, si Ton veut employer sur une rampe de 60 m/m l'adhérence au quinzième, et que toutes les roues d un train portent un poids égal sur la voie, il faudra que toutes les roues soient motrices ; c'està-dire que la puissance mécanique leur soit transmise, soit par des bielles, soit directement par la vapeur. Si la moitié seulement du nombre des roues également chargées sont rendues motrices, l'adhérence sera employée au neuvième du poids remorqué, sur les rampes de 50 m/m., et au septième de ce poids sur les rampes de 60 m/m.

Supposons, maintenant que, pour traverser les Alpes, l'on se décide à ne pas faire plus de part aux influences météorologiques qu'on n'en fait sur les chemins du nord de la Russie et qu'on emploie des machines dont l'effort de traction correspondra au sixième du poids du moteur, le générateur que nous avons décrit dans le chapitre précédent, étant susceptible de produire un effort de traction de 12,500 kil. et pesant 63 tonnes , pourra utiliser par luimême 10,333 kilog de cet effort; il demandera les 1,667 kil. qui restent au premier véhicule qui suivra la madiine ; ce véhicule sera un wagon de bagages et ces deux appareils remorqueront un train qui pourra peser 216 tonnes de poids brut, machine, véhicules et chargement compris^ ce qui correspondra à 100 tonnes de poids payant. Le résultat éoo<nomique sera obtenu.

Il semble, au premier coup d'oeil, que ce soit une disposition analogue qu'emploie, depuis longues années, M. Yerpilleux sur le chemin de fer de Saint-Etienne à Lyon en utilisant le poids du tender à l'adhérence pour remonter les rampes de 14 millimètres. Le tender est mum 4e

cylindres qui reçoivent 1a vapeur du générateur de la ma* chine et transmettent sa puissance aux roues qui deviennent, ainsi, motrices comme celles de la machine.

Mais, en réalité, le principe diffère essentiellement.

Les machines de M. Yerpilleux ne pourraient maintenir â leur vitesse normale qu*im effort très-inférieur à leur adhérence, de sorte que celle du tender n'offre qu'un concours mom(mtané^ tandis que, dans Tautre système, Tadhérence de la madiine ne peut sufiSre à transmettre la puissance motrice que celle-ci a produite régulièrement.

Pour employer toute Tadhérrace dont un véhicule est susceptible^ il &ut que la force motrice soit transmise à toutes les roues qui le supportent ; lorsque les roues sont fixes sur les essieux et liées les unes aux autres par des bielles d'accouplement, celles-ci agissent sur des manivelles montées à angle droit : les roues reçoivent ainsi F impulsion parce que les bielles subissent des effets alternatifs de pression et de traction qui déterminent successivement le mouvement rotatif : car si, lorsque une manivelle est au point mort, sa bielle ne tend plus à faire tourner la roue, l'autre manivelle étant à 90^, soit à mi-course, sa bielle agit, au contraire, avec un effort maximum, .pour imprimer à la roue le mouvement rotatif.

Mais si les deux roues ne sont pas fixées sur le même essieu, ou si les roues montées sur le même essieu sont in«dépendantes, une seule bielle suffîra-t-elle à déterminer le mouvement rotatif? Gela est possible (1) parce que, la première

(1) Nous serions autorisés à eonelure que nos craintes n*ont pas de fondement, parce que M. Arnoux,loin de faire entrer cette disposition dans l'énuméralion des causes qui ont conduit à modifier ses machines en fixant les roues sur les essieux, exprime, an coatraire, le regret qu*elle aU ù\é supprimée.

impulsion étant donnée par celle des roues motrices dont la manivelle aura dépassé le point mort, le mouvement rotatif sera imprimé; mais, supposons l'application du frein sur une roue couplée ainsi conduite par une seule manivelle, et alors Teffort auquel la bielle est soumise au passage du point mort prend une intensité à laquelle elle pourra ne pas résister.

Il faudra donc, si Ton veut conserver aux roues du train toute l'adhérence dont elles sont susceptibles, en venir à la fixité des roues sur les essieux comme on Ta fait pour les machines de récente construction du chemin de fer de Sceaux et se résigner, en conséquence, à vaincre, dans les courbes, la part de frottement afférente au glissement des roues sur les rails.

Nous reconnaissons volontiers que cela n'offre pas de conséquences graves : on est habitué à ne pas se préoccuper des frottements de la nature de ceux que provoquent les courbes dans de pareilles circonstances ; on s'en préoccupera moins encore si, par l'application des bielles convergentes aux. trucks eux-mêmes, on place les essieux de ceuxci dans une direction normale aux courbes.

C*est moins pour éviter ces frottements que pour se gai^an^ tir contre l'insuffisance d'adhérence résultant des influences chmatériques que nous ne voulons demander à l'adhérence que la part exactement nécessaire pour imprimer le mouvement à chaque véhicule. Or, l'impossibilité d'accoupler des roues indépendantes conduirait à renoncer en partie aux ressources qu'offre, sur les courbes de 50 à 60 m/m, l'adhérence au dix-huitième et au quinzième du poids remorqué, ou à renoncer partiellement à l'indépendance des roues si l'expérience devait la condamner.

D'après ces dispositions, le générateur pesant 62 tonnes

exigeant sur les rampes de 50 m/m. un effort de traction de 3,596 kil. et de 4,216 sur celles de 60 m/m, il suffira que, de ses douze roues, huit soient fixées deux à deux sur le même essieu et rendues motrices , dont quatre directement et quatre par l'accouplement. L'effort de 450 à 525 kilog. qu'elles auront chacune à transmettre ne constituera que le neuvième ou le onzième du poids dont elles seront chargées. Il y aura là encore une garantie d'adhérence. Quant aux véhicules, des huit roues qui doivent les supporter si quatre seulement sont rendues motrices, l'effort de traction qu'ils nécessiteront avec plein chargement variant entre 2,100 et 2,500 kil., chaque roue motrice ne contribuera à l'adhérence que pour le huitième du poids dont elle sera chargée. La puissance leur sera donnée directement, c'est-à-dire sans accouplement, et toutes les roues des véhicules resteront indépendantes.

Si au conti*aire on ne recule pas devant l'emploi du système~ américain dans sa forme absolue, c'est-à-dire en laissant les roues fixes sur les essieux, et si on les accouple l'adhérence demandée aux douze roues du générateur sera du quinzième au dix-huitième du poids porté par les rails. Il en sera de même pour les véhicules.

n n'est pas inutile de faire remarquer qu'en transmettant la force motrice à toutes les roues du véhicule l'usage de cette force est, à la fois, d'imprimer la vitesse dans la montée, et de la diminuer dans la descente.

Ce sont ces avantages qui nous ont conduit à considérer la distribution de la puissance motrice à chaque véhicule, comme la disposition la plus efficace d'une exploi-*^

tati^ exempte de toutes chances d'irrégularité. Deux conditions essentielles étaient à remplir : Vexcès d'adhérence comme garantie de ta marche ascendante des rampes^ et la libre disposition des forces retardatrices nécessaires pow rester en pleine possession du train à la descente des rampes.

La première de ces conditions est assurée par TapplicatioB de la vapeur à tontes les roûes des yéhicules et de la ma^ chine : la seconde sera obtenue dans la descente des rampes, parce qu'en renversant le nïouvemeni de la distributioci On aura, à tous les instants, le moyen de régulariser la vitesse d* train, et aussi parce qu'à l'aide de Tapplication de la vapeur à la manœuvre des freins on pourra, à volonté, faire cesser le mouvement en joignant leur puissance à celle du renter* sèment de la distribution de vapeur. Ces conditions sont assez précieuses pour que nous les ayons considérées comme assurant la supériorité du système que nous proposons, et nous persistons à croire qu*il faut demander à l'art dé la construction du matériel des chemins de fer des dispositions mécaniques propres à les réaliser. Nous avons la confiante qu'on y parviendra par la combinaison d'agencements prar tiques; nous décrirons^ dans le chapitre 12, ceux auxquels l'étude nous a conduit.

Nous avons donné, dans l'appendice, quelques développe^ ments aux questions d'adhérence; nous y renvoyons le leeteur.

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