TOME I. — NOUV. TECH

LES CHEMINS DE FER

formé d’un cylindre bien étanche, d’une capacité de 17a litres environ. Deux obinets à brides , fixés à sa partie supérieure , le faisaient communiquer avec l’éjecteur essayé. Un manomètre à mercure et un vacuomètre Bourdon donnaient la dépression de l’air dans le réservoir, et la rentrée de l’air s’effectuait au moyen d’un robinet spécial.

Un tableau graphique, exposé dans l'annexe de l'avenue de Labourdonnaye, donne le résultat de ces expériences : les courbes comparatives ont été construites, en prenant pour ordonnées les dépressions produites par l’éjecteur, mesurées en centimètres de mercure, et, pour abscisses, les kilogrammes de pression dans la chaudière.

De l’inspection de ce graphique, il résulte que les éjecteurs, construits par M. Flaud, sur les données fournies par M. Giffard, et munis de tuyères centrales de 26 et 27 millimètres pour la sortie de la vapeur, ont produit la dépression maxima, pour une pression minima de la vapeur.

Ces préliminaires étant posés, nous examinerons successivement les divers systèmes qui sont en présence.

Frein Smith. — Le frein Smith est le premier en date : il se compose principalement :

1° D’une valve à vapeur B (voir PI. XXI, fig. 1) : cette valve est équilibrée e tend à se fermer sous l’action de la vapeur; le mécanicien peut l’ouvrir à l’aide de la tringle Ce;

2° D'un éjecteur qui peut être double comme celui de la fig. 1 ;

3° D’une valve à air D, servant au desserrage des freins et formée d’un simple clapet à fermeture hermétique, placé sur la conduite qui établit la communication entre la tuyère à air de l’éjecteur et la conduite générale.

4° D’un vacuomètre E, indiquant le vide relatif produit par l’éjecteur, et, par suite , donnant la mesure du serrage des freins ;

5° De sacs compressibles en caoutchouc ou soufflets S armés , à l’intérieur , de cercles en fer, pour éviter qu’ils ne s’écrasent latéralement, sous l’influence de la pression atmosphérique. Ces sacs sont fermés, à leurs extrémités, par deux plateaux en fonte, dont l'un est fixé au châssis du véhicule et percé d’une ouverture avec une amorce, branchée sur la conduite générale Pp. Le deuxième plateau, qui est mobile, agit sur le levier m de l’arbre du frein Q. Il y a ordinairement un sac sous chaque véhicule, deux sous la machine et deux sous le tender.

La conduite générale Pp est formée d une ou de deux lignes de tuyaux en fer. Quand il n’y a qu’un tuyau, il se bifurque, à chaque extrémité des véhicules, pour que l’on puisse les attacher dans les deux sens et il prend la forme d’un T dont les branches horizontales reçoivent des tuyaux d'accouplement plissés, en caoutchouc, armés intérieurement d'une spirale de fil d’acier; les raccords se font en bronze; les deux tuyaux accouplés en queue du train ferment la conduite générale dont l’origine est l'éjecteur.

En résumé, pour faire agir le frein, on ouvre, soit à la main, soit automatiquement la valve à vapeur D : l’éjecteur fonctionne, le vide se propage dans les sacs S, et la pression atmosphérique, s’exerçant sur le plateau mobile de chacun d’eux, tend à le rapprocher du plateau fixe, ce qui détermine l’élévation du levier des freins et, par conséquent, le serrage de ces derniers.

Pour desserrer, il suffit d’ouvrir la valve à air D ; l'air rentre dans la conduite générale et dans les sacs, et le poids du levier moteur suffit pour écarter le plateau mobile du plateau fixe, ce qui détermine le desserrage.

Comme on le voit, ce système est extrêmement simple : les appareils sont peu compliqués et n’exigent ni surveillance ni entretien. Le mécanicien peut graduer l’énergie du serrage, en produisant un vide plus ou moins complet; les

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fuites qui se manifestent dans les tuyaux , n’ont d’autre inconvénient que de nécessiter une plus grande dépense de vapeur pour faire le vide ; car la dépression produite par l’éjecteur se fait sentir même lorsque le circuit des tuyaux n’est pas fermé. Aussi l’accouplement des tuyaux de raccord est-il extrêmement simple.

Ce frein n’est pas automatique : c’est là le grief le plus sérieux qu’on lui ait, jusqu’à présent, opposé. En cas de rupture d’attelage ou si l’éjecteur vient à être mis accidentellement hors de service , le train se trouve absolument désarmé. Cette objection est, en effet, assez grave; en Angleterre, oft l’automaticité fait loi, elle peut motiver le rejet délinitif du frein Smith, bien que dix-sept Compagnies l’aient déjà adopté , et malgré la simplicité si grande du principe sur lequel il repose et des mécanismes qui en assurent le fonctionnement.

En France , la Compagnie du Nord qui semble décidée à adopter le frein à vide de Smith et qui a fait, à ce sujet, des essais multipliés sur lesquels nous aurons l’occasion de revenir, attache à cet inconvénient moins d’importance que le Board of Trade. En elfet, tous les trains de voyageurs sont munis de l’intercommunication électrique du système Prudhomme : toute rupture d’attelage détermine le tintement d’une sonnerie électrique placée dans le fourgon de tête et, en même temps, le déclenchement électrique de la valve à vapeur; les freins se serrent donc dans la partie d'avant, si toutefois l’éjecteur n’est pas avarié par l’accident. Mais comme il est placé à la hase de la cheminée qui le protège , ce fait doit être assez rare.

Le modèle de train exposé par cette Compagnie réalise même une combinaison extrêmement ingénieuse des contacts fixes et des freins à vide. Le passage d’un train, armé du frein Smith et du sifflet électro-automoteur de MM. Lartigue, Forest, Digney, sur un contact fixe placé près d’un disque tourné à l’arrêt, suffit alors pour déclencher la queue de la valve équilibrée qui commande le jeu de tout le frein pneumatique, de sorte que l’enrayage dc^ roues et l’amortissement de la vitesse acquise se font indépendamment du mécanicien, même dans le cas où il n’apercevrait pas à temps le signal.

En outre , le déclenchement des freins est mis à la disposition des conducteurs. A cet effet, les fourgons de la Compagnie du Nord portent un commutateur spécial , peint en rouge, dont la manette doit être normalement mise sur l’inscription que porte la guérite du garde-frein , et qui correspond au sens de la marche du train , si le fourgon renferme la pile de tête. Dans le cas contraire, la manette doit être mise sur l’inscription de « sifflet immobilisé ». Aussi , dans le cas de rebroussement du train , les deux conducteurs d’avant et d’arrière doivent immédiatement renverser la position de la manette de leur fourgon.

Les conducteurs ne doivent se servir de ce commutateur qu'en cas d’urgence, et seulement pour provoquer un arrêt dont ils reconnaîtraient l’absolue nécessité. Dans ce cas, le conducteur, occupant le fourgon de tête, n’a qu’à pousser et à maintenir, jusqu’à ce que le frein ait produit son effet, la manette du commutateur dans la direction de la flèche auprès de laquelle elle se trouve.

Hâtons-nous d’ajouter que cette adaptation n’a rien de spécial au frein Smith et que l’on pourrait aussi bien déclencher automatiquement , ou par la main des conducteurs, la valve d’échappement d’air comprimé qui détermine le serrage des freins dans le système Westinghouse.

Dans le but de donner à son frein l’automaticité qui lui fait, défaut , M. Smith a imaginé plusieurs dispositions mécaniques, fort ingénieuses, mais à peu près impraticables.

L’une d’elles consistait à placer, dans le fourgon d’arrière du train, une pompe aspirante dont le fonctionnement était assuré par le fait même d’une rupture

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d’attelage; dans ce cas, comme le vide se produit suffisamment pour faire serrer les freins bien que les conduites soient ouvertes à l’une des extrémités, on obtenait l’enravage des roues et la pompe cessait de marcher dès que l’essieu du fourgon s’arrêtait. «

Dans un autre brevet pris par M. Smith, c’est un véritable éjecteur qui fonctionne lorsque l’on produit un choc qui détermine l’explosion d’une capsule placée à l’ouverture de son embouchure : l'expansion des gaz de la poudre produit l'effet de l’échappement de la vapeur. A cet effet, l’inventeur a adapté,

l’entrée de l’éjecteur, une sorte de revolver tournant sur un pivot de manière que l'un des canons soit toujours placé au centre du cône de l’éjccteur.

Il suffit donc de relier aux attelages la platine qui fait éclater la capsule, de façon que l’éjecteur fonctionne dès qu’une rupture vient à se produire. Nous n’insisterons pas davantage sur cette disposition qui n’a certainement pas été appliquée d’une manière sérieuse.

Frein Hardy. — On a reproché au frein dont nous venons de donner la description, la facile altération des outres en caoutchouc. L’inconvénient ne s’est pas encore fait sentir d’une manière bien certaine, dans la pratique, vu la date rapprochée à laquelle remonte la mise en service de ce système.

Quoi qu’il en soit , M. Hardy a imaginé de remplacer les sacs en caoutchouc par un cylindre en fonte représenté en coupe à la fig. 3 de la planche XXL Le cylindre c est composé de deux parties coniques entre lesquelles est intercalé un diaphragme en cuir d, faisant corps avec un piston p dont la tige commande l’arbre des freins.

Lorsqu’on fait le vide à l’intérieur du cylindre, le diaphragme se soulève, entraîne avec lui le piston et détermine, par conséquent, le serrage des freins.

Lorsque l’air rentre dans le cylindre, le piston retombe par son propre poids et desserre les freins.

A part cette différence de construction du cylindre, les appareils sont identiques à ceux du frein Smith. Ce système a été mis en service par la compagnie autrichienne de la Südhahn et une note de M. Gottschalk, ancien directeur du matériel et des tractions de cette Compagnie, donne d’intéressants détails sur l’application qu’elle a faite de ce frein.

Deux conduites, tout à fait séparées, mettent l’éjccteur en relation, l’une avec les cylindres à vide de la machine et du tender seulement, l’autre avec les cylindres vide des véhicules.

Il en résulte une action beaucoup plus rapide et plus sûre des freins de la machine et du tender, qui agissent, alors même qu’il existerait une solution de continuité dans la conduite unique, s’étendant sur toute la longueur du train; une diminution des dépenses de construction pour les véhicules; et, par-dessus tout , une réduction à moitié du nombre des raccords en caoutchouc , entre les véhicules du train.

L’application du frein Hardy a été faite à dix-huit machines et à cinquante voitures destinées à former la composition des trains express de la ligne de Vienne il Trieste.

Frein à vide automatique de Sanders. — Pour rendre self acting le

frein à vide, M. Sanders s’est décidé à faire le vide d’une manière continue dans la conduite générale qui s’étend sur toute la longueur du train. Dans son système, il existe, sous chaque voiture, deux tambours A et H (PI. XXI, fig. 4), de diamètre inégal et munis chacun d’un plateau mobile fixé à l’une des extrémités ce d'un levier à T qui commande, par la tringle G, les sabots des freins.

Le vide existant normalement dans la conduite générale t qui communique

avec les deux tambours, la pression atmosphérique agit , d’une manière prépondérante, sur le fond du cylindre A qui est le plus large et maintient, par suite, le levier T dans la position indiquée par la figure et correspondant au desserrage des freins. ,

Lorsque l’on veut faire agir les freins , on admet une certaine quantité d’air dans la conduite : aussitôt la communication avec le petit tambour D est interceptée par une soupape qui se ferme automatiquement, tandis que l’air pénètre librement dans le cylindre A; dans ces conditions, le fond mobile du cylindre B se soulève, incline le levier T en sens inverse et détermine, par suito, le serrage des freins.

Le desserrage a lieu, sans l’intermédiaire d’aucun ressort antagoniste, lorsqu’on rétablit le vide dans la conduite.

Il y a un inconvénient qui se fait sentir lorsque l’on serre les freins : le fond du petit cylindre B s’élève et son volume diminue; il en résulte que comme le vide n’est que relatif, la pression augmente à l’intérieur de ce cylindre et elle pourrait arriver à équilibrer la pression atmosphérique et à empêcher le serrage des freins. Aussi l'inventeur a-t-il pris soin de disposer un réservoir de vide M , communiquant avec le cylindre B et destiné à rendre moins sensible cette diminution de volume.

La conduite, qui part de la machine pour aboutir au fourgon d’arrière du train, porte, à chaque extrémité, un indicateur qui permet de contrôler l’état de l’appareil et le degré de la pression.

De plus, une valve de commande, placée dans le fourgon de queue , permet de faire fonctionner le frein par le personnel du train.

Les accouplements de ce système sont plus simples que ceux du frein Smith et il n’y en a que deux par voiture : ils se composent de tuyaux en caoutchouc, terminés par des ajutages en bronze qui sont munis d’oreilles dans lesquelles on se contente de passer des .clavettes. Des rondelles en caoutchouc assurent une fermeture hermétique, quand on serre les ajutages l’un contre l’autre, et la pression atmosphérique contribue à augmenter ce serrage.

Ce frein a le grave inconvénient d’être très-encombrant, à cause de la dimension que doivent avoir les tambours, lorsqu’on veut lui donner une puissance suffisante.

U exige, en outre, que l’on installe sur la machine une petite pompe aspirante, mue par la crosse du piston de la locomotive ou par un excentrique calé sur l’essieu moteur, pour faire continuellement le vide dans la conduite générale.

L’étanchéité des ballons n’est jamais parfaite et elle diminue en raison de la distance qui les sépare de la pompe à air : ainsi l’on a constaté, sur un train composé d’une machine, d’un tender, de cinq voitures et d’un fourgon, que l’indicateur, placé à l’arrière du train, marque toujours une dépression moindre que celle qui est accusée par l’indicateur de la machine. Dans un train de quinze voitures, cette différence suffirait pour empêcher l’application des freins.

Ce frein a été essayé par la Compagnie anglaise du Great-Western , mais il ne paraît pas avoir encore été appliqué , d’une manière générale , sur aucune ligne de chemin de fer.

Frein automatique de Hardy. — Préoccupé, sans doute, de l’importance que l'on paraît attacher à l’automaticité des freins, M. Hardy vient d’apporter à ses appareils une toute récente modification qui les sépare complètement du frein vacuum primitif et qui se rapproche beaucoup du système de Westinghouse , au point de vue de la disposition des organes.

Le vide règne, d’une manière continue, dans la conduite générale et dans des réservoirs de vide placés sous chaque voiture ; pour serrer les freins, il suffit de

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déterminer, dans les tuyaux, une rentrée d’air qui fait fonctionner une soupape à double siège , dont la disposition rappelle la triple valve décrite plus haut. Aussitôt , la communication s’établit entre le résel'voir de vide et le cylindre à frein qui agit sur les sabots, comme dans le système non automatique.

A cet eifet, au-dessous de chaque véhicule est installé un réservoir A (PI. XXI, lig. 5), dans lequel on%fait et on maintient le vide : sa capacité est deux fois celle du cylindre à. frein. L’une de ses extrémités est mise en communication avec la conduite générale P, au moyen d une soupape M en caoutchouc qui se soulève et vient s’appliquer contre la plaque D, lorsqu’on fait le vide dans les tuyaux.

A l’autre extrémité se trouve une tubulure communiquant avec la conduite P, avec le cylindre à frein R et avec une ouverture O qui débouche dans l’atmosphère. L’intérieur de cette tubulure est cylindrique et formé de deux compartiments E E' communiquant par des ouvertures e; dans la première chambre se meut un diaphragme en cuira, muni d’une rondelle m en caoutchouc qui peut boucher la rentrée d’air, et qui est monté sur la même tige que la soupape b dont la surface est plus petite.

Dans ces conditions, dès que l’on fait le vide au moyen de l’éjecteur, d’une part, la soupape M se soulève et le vide se propage dans le réservoir A, d’autre part, la pression de l’air extérieur, arrivant par l’ouverture O, repousse la soupape u qui est plus grande que la soupape 6 et ferme toute communication entre le réservoir A et le cylindre à frein B où l’air pénètre librement. Les freins sont alors desserrés.

Dès que l’air entre dans la conduite générale, soit par la volonté du mécanicien, soit qu’une rupture d’attelage vienne à se produire, la soupape a supportant la même pression sur ses deux faces, l’air contenu dans la cavité E' agit sur la soupape 6 et la repousse. Aussitôt la rondelle m ferme l’arrivée de l’air par l’ouverture O et le cylindre à frein communique avec le réservoir à vide qui a deux fois sa capacité: il en résulte que les freins fonctionnent.

La machine porte un appareil spécial destiné à maintenir une dépression à peu près constante dans les tuyaux , pendant la marche. Ce mécanisme auxiliaire comprend un petit cylindre à diaphragme c (PI. XXI, fig. 6) et un petit cylindre à vapeur S, muni de son échappement X ; le piston qui se meut dans ce cylindre S permet de manœuvrer automatiquement la tige Dd; cette dernière actionne, d’ailleurs, la valve à vapeur dont l’ouverture détermine le fonctionnement de l’éjecteur.

Sur le tuyau d’alimentation de vapeur du cylindre S se trouve une soupape V qui peut être ouverte automatiquement par la tige du diaphragme du cylindre c.

Le clapet E servant à faire rentrer l’air dans la conduite générale est, en outre, relié à une soupape o, placée sur le tuyau qui va du cylindre c à la conduite générale, de sorte que, lorsque l’on veut serrer les freins, la rentrée d’air n’a aucune intluence sur la position du cylindre c.

Si donc , avant de démarrer, le mécanicien ouvre la valve de l’éjecteur avec le robinet D, le vide se fait instantanément dans la conduite générale et il atteint une valeur de 0atm,8; s’il se produit des rentrées d’air accidentelles et que le vide s’abaisse à 1/6 d’atmosphère, le ressort antagoniste m surmonte la différence de pression entre les deux faces du diaphragme dans le cylindre c, ce qui produit l’ouverture de la valve V; le piston du cylindré S détermine alors automatiquement le fonctionnement de l’éjecteur qui rétablit immédiatement la dépression initiale dans la conduite générale, et le cylindre c reprend sa position; quant au piston du cylindre S, il revient au point de départ, sous l’action d’un ressort ou d’un contre-poids.

APPAREILS DE SÉCURITÉ

On ne peut nier que cette disposition soit fort ingénieuse et simple de construction; mais elle ne petit’ effacer le défaut originel de ce système. Lorsque le cylindre à frein entre en communication avec le réservoir de vide, la pression résultante n’atteint môme pas' 1/3 d’atmosphère et l’énergie du serrage doit évidemment en souffrir. De plus, le fonctionnement de la soupape à double siège est moins sûr que celui de la triple valve du frein à air comprimé, et elle est moins étanche.

Enfin, pour que le frein ait une certaine puissance, "on est forcé de donner aux réservoirs des dimensions telles qu’il devient difficile de les monter sur les machines. Aussi a-t-on été obligé’ de disposer, sur les wagons à marchandises, des contre-poids de 250 livres, correspondant à une puissance de frein de 3 tonnes sur les quatre roues.

II est vrai que l’accouplement’ des. tuyaux est peu compliqué. Comme l’indique la fig. 7, l’un des bouts de tuyau porte un crochet à ressort A qui saisit une oreille placée sur l’autre bout : une petite bande de métal repliée B complète la fermeture.

Le frein Hardy est surtout répandu en Allemagne, en Autriche et en Hongrie.

Aussi, comme les freins à chaîne et à friction ont été mis en usage dans ces pays, l’inventeur a-t-il appliqué son cylindre à diaphragme à la manœuvre de chaînes et de leviers qui approchent la roue de friction du bandage des véhicules dans le but de permettre d’appliquer les freins continus à chaînes, à des trains d’une plus grande longueur. Il est à remarquer que cette (disposition augmente encore la- complication des mécanismes et le poids mort des véhicules.

Frein Wenger. — Dans le cours d’un voyage, fait en Angleterre, pour y examiner les diverses dispositions de freins continus, M. Wenger, ingénieur des études du matériel au Chemin de Paris à Lyon et à la Méditerranée, a imaginé un système de frein à vide, agissant sur les sabots, sous l’action d’un contrepoids.

La Compagnie a mis ce système à l’étude , et elle parait disposée à en faire l’essai, sur une grande échelle. Nous nous contenterons d’en donner le principe.

Chaque véhicule est muni d’un poids de 200 kilos environ, dont la chute détermine le serrage des freins. Ce poids se meut dans un cylindre vertical ouvert par le bas et communiquant , par sa partie supérieure , avec une conduite générale dans laquelle on maintient normalement le vide, au moyen d’un éjecteur.

Toute rentrée d’air, dans cette conduite, a pour résultat de faire tomber le poids, par suite de la rupture d’équilibre entre les pressions qui s’exercent sur ses deux faces. Pour relever le poids et desserrer les freins, il suffit de rétablir le vide relatif, dans la conduite générale.

Comme les freins se serreraient chaque fois que l’on détellerait une voiture , ce qui serait très-incommode, à cause de la nécessité où l’on serait de relever à la main des poids de 200 kilos, M. Wenger a imaginé de percer, sur la tige de ces contre-poids, des trous où peuvent pénétrer des clavettes; et, pour éviter la manœuvre isolée et très-longue de ces clavettes , on les a mises à la disposition du mécanicien, au moyen d’un système de tuyaux et de pistons auxiliaires, de telle manière qu’après l’arrêt du train , il puisse entraver la chute intempestive des contre-poids. Seulement il est essentiel de les déclaveter avant le départ, sans quoi le frein ne pourrait plus fonctionner en temps utile.

En donnant une section suffisante aux tuyaux et au cylindre à frein, on peut rendre le serrage aussi rapide et aussi énergique que l’on veut; et cette énergie maxima ne dépend, d’ailleurs, que d’une force naturelle dont l’action est toujours assurée , la gravité.

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Lo seul inconvénient sérieux que l’on puisse reprocher à ce système, c’est la complication des organes et des attelages résultant de l’emploi des clavettes. 11 est, en outre, assez lourd. Comme il est encore à l’essai, on ne peut porter* à son égard, aucun jugement définitif.

§ 6* Comparaison des prix et des résultats obtenus avec les divers