CHAPITRE I

Conditions général™ de construction.

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Le poids du matériel doit être aussi faible que possible ; c'est un principe élémentaire qu'il suffit d'énoncer, car tout le monde sait que les résistances à vaincre par l'action de la vapeur sur les pistons consistent, pour la plus grande partie, en frottements qui croissent avec le poids, et que toutes les fois (pie le tracé présente des inclinaisons ascendantes ou des rampes, la gravité intervient pour augmenter la somme des résistances ; c'est surtout sur les profils accidentés qu'un excès de poids des véhicules devient nuisible. Le poids des tenders doit être surtout allégé autant que possible ; c'est pour cela qu'on s'est appliqué dans ces derniers temps, pour les courts trajets, a supprimer le temler comme véhicule spécial, en chargeant l'eau et le coke sur la machine même, et qu'on doit chercher à généraliser autant que possible cette combinaison.

Il importe d'avoir égard à la répartition du poids des machines; considérant l'ensemble de la machine, il importe que la plus grande partie de son poids soit supportée par les roues motrices pour l'adhérence , sur les roues d'avant pour la stabilité. Une machine lourde peut n'avoir qu'une charge modérée sur chacune de ses roues, une machine légère peut exercer une grande pression sur les rails si tout le poids repose sur quatre roues seulement.

Lorsqu'on examine les conditions générales d'établissement d'une machine, toutes les questions s'enchevêtrent et réagissent les unes sur les autres. Pour ce qui concerne le poids des machines, on est limité dans les réductions qu'il faut lui faire subir par la nécessité de satisfaire à certaines conditions essentielles ; une machine ne peut avoir une grande puissance de traction et une grande vitesse qu'à la condition d'avoir une grande surface de chauffe et, par suite, une lourde chaudière, des cylindres d'une grande dimension dans lesquels la vapeur peut agir par détente, des supports très-solides, etc. Une machine dans laquelle on sacrifie la vitesse à la puissance de traction, doit avoir une grande adhérence, et il ne suffit pas toujours pour cela d'accoupler les roues, il peut être avantageux de ne pas descendre au-dessous d'un certain poids total, lors même que les nécessités de la construction le permettraient ; le profil du chemin, le mode d'établissement de la voie de fer doivent être pris en grande considération, car la fréquence des rampes, leur forte déclivité peuvent conduire à négliger certains avantages de construction pour restreindre la résistance due à la gravité; la faible dimension des rails, l'écartement des traverses peuvent enfin imposer des limites pour la charge à faire porter sur les roues.

On ne saurait donc poser de règles absolues à cet égard. En consultant les faits réalisés jusqu'à ce jour, on peut admettre que des machines à voyageurs de 21 tonnes (y compris le poids de l'eau et du coke), montées sur six roues, ne portant sur l'essieu d'arrière ou sur celui du milieu, si les roues motrices sont à l'arrière , que 5 tonnes, chargées de 7 tonnes sur l'essieu d'avant et de 9 tonnes sur l'essieu moteur (y compris le poids des roues elles-mêmes), sont dans de bonnes conditions pour un chemin de fer dont les rails pè-

sent 37 à 38 kilog. par mètre courant, et sont portés par quatre traverses réparties sur une longueur de 4m 50. Pour le même chemin, des machines à marchandises, à quatre roues accouplées, peuvent peser 22 a 23 tonnes, et des machines à six roues accouplées 25 à 26 tonnes, si la charge est également répartie sur les deux essieux principaux dans le premier cas, si elle est répartie à peu près également dans le dernier cas. Il peut y avoir inconvénient a atteindre ces limites si le poids des rails n'excède pas 30 kilogrammes par mètre courant ; pour y remédier, au moins en partie , dans ce cas , on ajoute une cinquième traverse par rail. La dimension des rails et l'écartemeut des supports ne limitent pas seuls la charge des roues ; il faut également avoir égard aux bandages qui s'écrasent et se laminent sous un excès de charge.

Quoi qu'il en soit, le constructeur ne doit jamais perdre de vue que le poids des pièces doit être réduit à sa plus simple expression ; tout excès de poids dans la construction d'une pièce, lorsqu'il n'est pas justifié par un motif de solidité, d'augmentation de puissance ou d'économie de fabrication, est une faute. Lorsque le poids tend à devenir trop considérable, il peut y avoir lieu de sacrifier quelque chose sur ces conditions ; s'il est nécessaire d'atteindre une certaine limite de poids, au delà de ce que nécessite la construction elle-même, il faut l'obtenir en augmentant les dimensions de la chaudière, afin d'en profiler pour améliorer les conditions de vaporisation et d'économie du combustible, ou en augmentant la dimension des pièces dont le remplacement est le plus dispendieux et entraine les chômages les plus longs.

Les machines construites par M. lîuddicom pour le chemin de fer de Rouen, qui peuvent être étudiées avec fruit dans la plupart de leurs détails, sont surtout remarquables pour leur légèreté, qui dépasse de beaucoup celle de la plupart des machines qui travaillent dans les mêmes conditions ; les machines du chemin de fer de Paris à Rouen ne pèsent vides que 14,000 kilog. ; celles du chemin de fer du Havre et de plusieurs autres chemins, qui ont été établies plus récemment par le même constructeur, ne dépassent pas 14,830 kilog.

Le poids des tendersdoit surtout être réduit au strict nécessaire ; on peut prendre comme exemple le tender du chemin de fer de Rouen, dont le poids à vide n'excède pas 4 tonnesetqui peut recevoir 3500 litres d'eau et une tonne de coke. Lorsque la provision d'eau et de coke est portée par la machine, on peut donner à celle-ci un poids plus considérable que celui que nous avons indiqué, en augmentant la charge de ses roues d'avant et surtout celles des roues d'arrière. Une machine ainsi disposée, dont la charge serait répartie d'une manière à peu près uniforme sur les trois essieux et qui atteindrait, chargée d'eau et de coke, la limite de 25 tonnes, serait encore dans de bonnes conditions, puisqu'il en résulterait une réduction d'environ 10 tonnes sur le poids mort.

Nous avons déjà signalé l'ingénieuse disposition des machines de Verpilleux, dans lesquelles le poids du tender, comme celui de la machine , est utilisé en entier pour l'adhérence. Ce mode de construction doit fixer l'attention des ingénieurs qui ont à faire construire des machines pour gravir, avec de fortes charges, des rampes d'une déclivité très-prononcée.

$ t. — Entretien et durée.

Dans la construction des machines locomotives, à un degré plus prononcé peut-être que dans beaucoup d'autres machines, il importe d'arriver à une grande simplicité de formes et à une grande solidité, autant que le permettent les autres conditions à remplir, et notamment la nécessité de ne pas dépasser certaines limites de poids. Si l'on tient compte du prix d'achat des machines et du loyer des capitaux nécessaires pour leur premier établissement, on reconnaît qu'il ne suffit pas, par la simplicité des dispositions, d'obtenir la plus grande économie dans les dépenses de réparation, qu'il faut, par leur solidité et par la facilité des réparations, arriver à maintenir les machines en état de service pendant un temps aussi long que possible, qu'il faut en outre obtenir dans un temps donné le service le plus actif possible. En effet , une machine sans son tender coûte environ 50,000 fr. ; elle fait au maximum et en moyenne 20,000 kilomètres par an, et peut fournir un parcours

total de 300,000 kilomètres au maximum; lorsqu'elle est arrivée à ce terme, on peut admettre qu'il est nécessaire, soit par suite de son degré d'usure, soit parce qu'elle a cessé d'être appropriée aux besoins du service, de la remplacer ou de la reconstruire à neuf, ce qui revient à peu près au même ; ce cas échéant, on peut également admettre qu'il est nécessaire de lui appliquer dans l'une ou l'autre supposition une dépense d'environ 30,000 fr., déduction faite de la valeur des vieux matériaux vendus ou rentrant dans la construction nouvelle. Bien qu'on manque encore de données certaines sur la durée des machines, on remarque cependant qu'un certain nombre de machines anciennes ont été mises hors de service ou sontdevenues insuffisantes comme vitesse et comme puissance de traction, après des parcours d'environ 200,000 kilomètres ; on peut donc raisonnablement admettre que les machines construites depuis cinq ou six années fourniront un parcours total de 50 p. 0/0 supérieur, jusqu'au moment où il sera opportun de les remplacer ou de les refaire à neuf. L'intérêt à 4 p. 0/0 du prix d'achat des machines représente donc une dépense annuelle de 2,000 fr. par machine,

soit de 0 fr. 10 c. par kilomètre parcouru;

les frais de renouvellement. 0 10 d° les frais d'entretien et de réparation 0 30 d°

Soit en total Ofr. 50 c.

ou pour un chemin de fer comme celui du Nord, dont le parcours annuel dépasse 3,000,000 de kilomètres, une somme totale supérieure à 1,500,000 fr. par an. Si l'on peut, par la bonne construction et la solidité des machines, par la bonne disposition des pièces, arriver à leur faire fournir un serviccannuel plus considérable, à les faire durer plus longtemps et à rendre les réparations moins coûteuses, on réalisera un bénéfice considérable; si l'on arrivait, par exemple, à augmenter de 1/5 le service annuel et le parcours total, et à réduire de 1/5 la dépense d'entretien, ce serait une économie réelle de 300,000 fr., ou, pour le capital qui représente le prix d'achat des machines seules, que l'on peut évaluer

à 10,000,000 fr., 3 2/3 p. 0/0. Ce rapport exprime l'augmentation de bénéfice qu'obtiendrait un entrepreneur de traction fournissant le matériel à la Compagnie moyennant un prix fixé à forfait pour chaque kilomètre parcouru.

Nous avons insisté sur cette question en cherchant à la préciser par des chiffres résultant à la vérité d'hypothèses, mais qui ne peuvent pas différer très-notablement de la vérité, parce qu'on ne se rend pas toujours un compte suffisamment exact de son importance ; lorsqu'il s'agit de commander des machines, on discute avant tout sur le prix ; le choix d'un constructeur ou d'un système de machines repose généralement sur des différences de prix qui n'ont aucune espèce d'intérêt à côté des conséquences que peut entraîner une mauvaise disposition, une construction peu soignée ou l'emploi de matériaux de médiocre qualité. Celte importance nous parait assez grande pour que nous entrions à ce sujet dans de plus grands développements, en discutant chacun des éléments qu'il faut prendre en considération.

1° Choix ues matériaux ne construction. — Les matériaux employés dans la construction des machines sont le fer, la fonte, le cuivre, le bronze, le lailon et l'acier ; le bois et diverses autres matières n'y figurent qu'accessoirement. Le tableau suivant, extrait du travail de MM. Valerio et de Brouville sur la machine à voyageurs du chemin de fer du Nord, indique la répartition en poids de ces diverses matières, déchets non compris.