Evolution du type de la locomotive électrique

Les idées régnantes sur la construction des locomotives éleciques sont encore bien souvent entachées de préjugés dont

l'origine remonte aux premiers essais de traction par Télectricile.

Habitués à voir les locomotives à vapeur composées à'orgnnes encombrants et chargées de provisions d'eau et de combustible qui ne laissent qu'une place restreinte au chauffeur et au mécanicien, les ingénieurs qui ont projeté ou construit les premières locomotives électriques en ont fait, par analogie, des véhicules d'apparence extérieure plus ou moins massive, dont la caisse était réservée aux appareils et au personnel de conduite, souvent aux moteurs eux-mêmes.

L'histoire des locomotives électriques n'est, dans ses débats, qu'un long martyrologe, car on n'y rencontre guère que des essais infructueux ou, tout au moins, n'ayant pas eu de suite pratique, en sorte que la plupart de ces appareils d'expérience ont fini non pas par l'usure après un service régulier, mais par une prompte mise au rebut. Plus tard, si l'on retrouve ces locomotives reléguées dans les magasins, on pourra en constituer une exposition rétrospective bien curieuse.

Dans son ensemble, le développement de la locomotive électrique a passé naturellement par les mêmes phases que celui des automobiles. Les dispositions, d'abord extrêmement compliquées au point de vue mécanique, par suite de transmissions souvent étranges, inspirées quelquefois à tort par les dispositions cinématiques imparfaites de la locomotive à vapeur, se sont simplifiées peu à peu, à mesure que l'on a mieux compris les procédés à employer pour adapter les moteurs électriques à la traction. Nous passerons rapidement en revue les diverses étapes de ces perfectionnements.

Premières locomotives constniites en Amérique. — Nous ne reviendrons pas ici sur les premiers appareils locomoteurs de Siemens, Edison, Heury^etc., car ce sont des locomotives « historiques >, qui ont déjà trouvé leur place dans le chapitre i". Nous citerons seulement, parmi ceux qui ont suivi, les types qui ont fait l'objet d'applications ou d'essais sérieux *.

Les premiers qu'on doive signaler comme essais importants furent ceux du Manhattan Elevated Railroad à New York (1888 et 1889), dirigés par les ingénieurs de cette compagnie et dus à l'initiative des deux inventeurs bien connus, Léo Dafl et Stephen D. Field .

' On trouvera de nombreux détails historiques sur tous ces premiers ess4i5 àt traction dans l'intéressant ouvrage de MM. Martin et Wetzler, EUctfic motors^ et di&s VEleclrical World de 1888 à 1890, auquel nous empruntons ici deux figures.

LOCOMOTIVES ELECTBIQUES *

I locomoii?e de Oaft. Jita le • Ben Fraakiin • >, comporlaEl un ■r bipolaire qui devait développer une puissaiiCH de 120(:hev. à lu p de tO kin. : ti-, aUnqiianl par engrenages simpics deux essieux Mrs i roues de 1.20 m. de diamétrr, accouplées par bielles ; des tampons fuea eo uioutctiouc laissaient aux essieux, par rapport au truck. un ijcu vertical, rendu possilile par l'emploi d'engrenages h denture proie locomollve était alimentée à 5l)0 volts par uu conducteur isolé et le r du courant se Taisail par les rails. résultais de l'expérience, publiés en iSOO par M. Lincoln Moss, ingé- ' du Uanlialtan nailroad -, Turent 1res dérnvorables : pour obtenir à la

'Jumi

^^H Fig. 37U. - L,. .. Kidd.

t moyenne de 13 km' : h. une puissance de 2C,7 chevaux à la harre lage, il Tallait produire 170 cliev. indiiiucs a l'usine. Il semble pruque les engrenages étaient l'url mauvais et que le moteur ne travaillait ta régime convenable, car dés cette époque on réalisait sur les tramways ndements de 35 à 40 p. 100 du travail indiqué â l'usine. JDcomotîve de FUld, essayée peu après et représentée par les figures 370 I, était caractérisée par l'absence d'engrenages el par la commande des essieux au moyen de bielles actionnés par un seul moteur (p. 13(Jj bipokp61cs coDséquenIs. Les inducteurs formaient un cadre complot, portant

L BUeIricat Woi-Ul, 6 juillet tS»l.

lir RaUroad GazelU. Il juillet 1890.

I dàcnuïoQ intéreisonte de ces résultais a ctd faite p.-ir M. Ernost Gérard,

■ur des chemins de fer de l'Etat belge, doiis le UuUeliii du Coni/ris 'iilmiatio-

b dteminâ de /tr, juivier I8SI.

LA TRACTION ELEGTBIQUE

par des croisillons les paliers de l'arbre de l'induit et reposant à son eitrém/té sur les deux essieux par rintermcdiaire de ressorts spiraux logés dans les culasses mêmes des éleclros. L'ensemble du moteur et de ses deux essieux, munis de roues de 0,91 m. constituait un bogie de 9 t., supportant l'aTant du châssis; l'arrière reposait sur un bogie ordinaire simplement porteur. Lepoi<l^ total de la locomotive était de 14 t. Elle présentait quelques particulirïlé^ électriques intéressantes, notamment un système de calage automatlqns des balais, dont on a reconnu depuis l'inutilité, et la régulation par rhéostat liquide. Cette machine constitue le premier exemple d'une conslructioD rationnelle.

Les essais n'eurent cependant aucune suite pour la traction sur les cbemins de fer, parce que cette application était alors prématurée; mais les résultat?

Fif. 360. — Locomotîre de Field. — DélalU du bogie moteur.

avaient été assez salisfaisants pour déterminer l'inventeur à appliquer mp système au matériel des tramways (p. I35J.

Premières locomotives construites en Europe. ^ Comme on l'a lu dan^ l'Historique, c'est à Werner Siemens qu'appartient l'honneur d'avoir coDiimiU eu 1S79, la première locomotive industrielle (p. 4), et sa maison (Siemeas osi Halske) a l'ail, dès celte époque, dans diverses mines allemandes, ptusioi'^ applications de petites locomotives de ce genre, dont nous parlerons au pu** graphe 4. Son frère, William Siement, présentait d'autre part à la " Socielj»' Arts> de Londres, Ici S mai IHitl, un modèle de locomotive ù moleuni calé iUf l'essieu, qui servit de prototype ii celles employées dix ans plus tard pour l'f'' ploitation du City and South Londoii Electric Railway (décembre 1890).

Ces dernières ont été cotistruitcs par les ateliers Malker and l'tatt, de ïw chester; deux autres du même type, fournies ensuite par la maison i'if"""' liroihers de Londres, ne diffèrent des précédentes que par de petits délaiU p" importants.

LA TRACTION ELECTRIQOE

iWiuon, consistent eo un ch&ssis à deux essieux moteurs surmonté d'une dtûc pour le mécanicien et les appareils de manœuvre. Cbaque essieu porte rindnit, calé directement, d'un moteur bipolaire du type Edison- Hop Ici nson de 50 cher, à anneau Gramme ; les inducteurs en Ter à cheval, qui embrassent l'umalart avec un très faible entrefer, sont portés d'un côté par l'essieu au moyen de

Fig. 382. — LocomotiTe électrique du Ci(; and South Loudon Railva;-

coussinets et de l'autre suspendus au ch&ssis par des leviers articulés qui Itnr permettent un certain jeu angulaire, compensant le jeu vertical des bai<e:> graisse dans les plaques degorde.

Les principales données de ces locomotives sont les suivantes :

Longueur totale 4.2' m.

— de la cabine 3,0'; —

Largeur — . , , . i,9l -

Empallement des roues 1,83 —

Hauteur totale 2,57 -

Diamètre des roues 0,C8i —

Poids d'un essieu monté, avec ses roues, boîtes à

graisse, ressorts, et l'induit correspondant ... I 315 kg- Poids partiel des inducteurs porté par l'essieu. . . 506 —

— total porté par les roues 1 "il —

— de la locomotive 13,5 t-

— du train remorqué {sans voyageurs) environ H —

Longueur des induits u,5u m.

Diamètre 0,43 —

Résistance de l'armature 0,30 ohm

— des inducteurs 0,087 —

Le poids total 13,5 t. est dû à l'addition de gueuses de fo""

Les deux moteurs sont associés invariablement en série ; le courant, capté ar UQ frotteur sur iiii condnctenr de distribution placé sur les traverses, parourt successivement un rhéostat de démarrage, un inverseur de marche, uis les deux moteurs, et i*evient aux rails par le châssis et les roues.

Les noyaux et les enroulements des inducteurs, excités en série, sont proporionnés de façon que la saturation magnétique soit presque atteinte dès la aleur moyenne du courant ; au delà de ce régime, la courbe des efforts en )Qction des intensités du courant est sensiblement une droite. L'effort de "action produit à la jante des roues est de 533 kg. (couple 182 kgm.) pour OO amp. et de 1356 kg. (couple 463 kgm.) pour le courant maximum de 26 amp. En marche, le nombre d*ampères (au potentiel de 500 volts) varie 3 50 à 100 et atteint 150 amp. dans les plus fortes rampes.

Les balais restent calés à la ligne neutre et les étincelles sont assez abonintes ; la régulation se fait par un rhéostat de 20 ou de 25 touches.

La vitesse commerciale est de 18,4 km. : h (11,5 miles) et la vitesse entre ations, arrêts non compris, est d'environ 21,6 km. (13,5 miles); le maximum atteint pas 40 km. A cette vitesse, qui correspond à 310 tours par minute, :s moteurs développeraient une puissance de 50 chevaux chacun.

I^s moteurs des locomotives analogues construites par Siemens Brothers ont es induits à tambour, portant chacun 500 barres plates de 14,4 mm^ de secion ; le champ magnétique atteint 6600 c. g. s.

Les essais faits dans les ateliers de ces constructeurs sur une des locomoives ont donné les résultats suivants :

rui:»sanco au frein Rendement

Vitesse en km : h. en chcvaui. en p. 100.

D'après ces chiffres, qui présentent malheureusement des anomalies, on ^^ut évaluer à 90 p. 100 environ le rendement en marche normale ; mais le:» ''^*quents démarrages abaissent énormément le rendement moyen.

Ces locomotives sont munies de puissants freins à main et de freins Westing- '^Use alimentés par des réservoirs d'air comprimé qui sont remplis à l'une ^s gares terminus et sufQsants pour 30 arrêts complets, ^lies ont une marche satisfaisante et assurent un bon service ; leurs disposions étaient remarquables à l'époque où elles ont été établies, mais les ^ifTres donnés ci-dessus suffisent à montrer qu'aujourd'hui on devrait prc- '"^r, dans une exploitation à aussi faible vitesse, l'emploi de voitures locomo- '*C€s à engrenages, dont les moteurs ne pèseraient pas plus de 3 à 4 t. pour *- même puissance totale; on gagnerait de ce chef 10 t. sur l'ensemble du ^ids du train, ou 30 p. 100 environ de ce poids, sans abaisser le rende- ^^nt moyen, grâce à la réduction des pertes d'énergie au démarrage.

Oq remarquera que la partie du poids des moteurs reposant sur les essieux

LA TBACTION ELECTRIQUE

n'est qu'une Traclion de leur poids total et se trouve iorérienre au poids porté directement par les essieux d'une locomotive ordinaire ; il eût été préTénble cependant de suspendre élastiquement tout le poids des inducteurs, « l'a fait à Liverpool par exemple (p. 138).

Fig. 383. — LocomodTe de la ligne GrDtidi-Uurrcn.

Aulrex locomoUvet anciennes. — Vers la même époque, oa s orgUHSt. * Suisse, l'exploitation par locomotives électriques de quelques petites ligne locales, notamment celles de Sissacb-Gelterkinden et de Grûtsoh-MiîrTen, cou»-

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES

ml est dislribui; par tiçne aérienne et produit par do petites usines leotriiitiu lie puissaace appropriée.

: 363 rcprcscnte la locotnutive île GrilUcli-Hiirren, qui ne dittèrt

e Sissach-Gollerkiaden que par la puis-tauce des moleurs ; elle

d'un chAsfis à deux essieux surmonté d'une cabine en I6le pour

en el les appareils de manœuvre cl de rreinage ; chaque essieu est

i 1 l'aide d'engrenages à simple réduction par un moteur de 30 cliev.

es, dùut l'arlirc est placé au-desïus de l'essieu, comme nous l'avons

Memmenl expliqné en décrivant ce mode de suspension (p. 136).

stion de tnarclic se fait par rhéoslai ; sur la ligne de Miirrcn, on e freinage électrique à la descente.

rfgnyRLi

Ipoomnlivus Ue Uiirreu pùseut 7 ±»i} k),'. ei di-vcluppenl unefTurt maximum D kg. Ces mat^liines fuucliunueot fort bien, mais il est certain qu'aului on devrait employer de prËférenue pour assurer ces services, qui ne lut pas d'un service de tramway, des voitures automobiles et des voitures ^, comme l'a fait d'ailleurs, à la même époque, la Compagnie de bAtieclrîquti sur les lignes similaires de Chavornay-Orbe, de Stands tadt- ,ete.

^{va réccnlfu. — Plus récemment, la maison Siemeiu und Jlaltke a quelques locomotives pour manœuvres de gare, notamment pour «tPotsdam (I80E')- OOomotivc de Sérajcvo (fig. 381), du poids de 7,3 t., à roues de 0,70 m.,

LA TRACTION ËLECTBIQUE

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES

deux essieux commandés chacun au moyen de chaînes de Galle par un or de 20 che?., et elle développe un effort normal de 1000 kg. à la » à la vitesse de 5 m. par seconde; cette machine est affectée au service larchandises, entre la gare de la ville et la gare aux marchandises, sur une Qce de 3 km. ; elle remorque environ 30 wagons par jour et les résultats des plus satisfaisants.

^otsdaiQ, la machine (fig. 385), qui sert simplement à conduire les voitures les ateliers de réparation, ne comporte qu*un moteur de 10 chev. attat l'un des essieux par engrenages à double réduction; les quatre roues 10m. sont accouplées par bielles; la machine exerce à la jante des roues fort normal de 400 kg. à la vitesse de 0,55 m. par seconde et de 1400 kg. ritesse de 0,2 m. : s.

fin la maison Ganz et C" de Budapest a établi de bons types de lotives à faible puissance pour des chemins de fer locaux, tels que ceux iscolcz, Budapest-Neupest-Rdkospalota, etc.

Plan du cliiks^is.

Fig. 387. — Locomotive de la ligne Budapest-Neupest. — Détails.

; figures 386 et 387 représentent les dimensions et le mode de construction locomotive de 50 chev. en service sur la ligne à voie normale de Buda- N'cupest-Râkospalota ; elle est formée d'un châssis à deux essieux moteurs onlé d'une cabine fermée pour le mécanicien.

e locomotive plus petite du même type, pour voie de 0,60 m. et d'une ance de 20 chev. seulement, a été employée pour le service de l'Exposition naire de Budapest, en 1896.

*emier8 essais de traction sur les grandes lignes. — A côté de )remiëres applications exécutées sur une petite échelle, divers is ont été poursuivis pour la réalisation de la traction élecle de trains normaux sur les grandes lignes de chemins de ils se sont poursuivis à la fois en Europe et en Amérique; ;, dans ce dernier pays, les types essayés peuvent être consi-

rés^ comme actuellement encore utilisables, et ils trouverot^

UT description au paragraphe 3.

Nous ne parlerons donc ici que des essais entrepris en Europzz usqu'à ces dernières années. Ils ont été exécutés par quelqu^E compagnies de chemins de fer, notamment les Compagnies AH Nord français, du P.-L.-M., de TEtat belge, etc. En général, da^m ces recherches, on a eu recours à des accumulateurs comozi source d'électricité, non pour en faire un procédé définitif, mai^ uniquement pour éviter rétablissement coûteux d'un conducte^^j expérimental de prise de courant le long de la voie parcourue.

Ces divers essais n'ayant guère eu pour objet et pour résultat qui de permettre à ceux qui les ont entrepris d'étudier les propriétés et le mode d'emploi des moteurs électriques, nous n'en dirons que quelques mots, renvoyant pour les détails à un remarquable et très documenté mémoire de M. Auvert', et aux notes qui raccompagnent ^

Locomotive du Xord, — La Compagnie du Nord se préoccupait, lorsqu'elle a construit sa locomotive, de préparer Texploitalion par trains légers des voies souterraines projetées pour prolonger ses lignes dans Paris. Cette machine avait été réalisée en adaptant des moteurs électriques au châssis d'une aocienoe locomotive à 3 essieux, chargé d*une batterie d'accumulateurs de ISOOarop. h. (80 éléments de 143 kg.], pesant 19 t.

Les deux essieux extrêmes, seuls moteurs, étaient actionnés par 4 dynamos Bréguet, de 30 chev. chacune, placées en porte-à-faux sur les prolongements des fusées en dehors des roues et couvertes d'enveloppes en zinc; ces machines étaient de Tancien type bipolaire à pôles conséquents qui a figuré dans les premières locomotives d'Europe et d'Amérique, avec induits er anneau calés directement sur l'essieu ; les inducteurs, centrés sur Tessieu pa des coussinets, étaient suspendus au châssis par des ressorts portant la pi' grande partie de leurs poids.

Les appareils de réglage placés sur la locomotive permettaient de modi l'excitation des inducteurs, faite séparément par 4 accumulateurs, ef couplage des éléments de la batterie ; un inverseur et un commutatei court-circuit, réalisant le freinage électrique, complétaient cette installa on réalisait la récupération de l'énergie aux descentes.

L'ensemble de cette locomotive pesait 46 t.

* Rapport sur la question VIII (Traction Elfcirique)^ présenté au Congrès tional des chemins de fer, l^ndres 189.*», par M. AuTcrt, ingénieur des chemi de Paris-Lyon-Méditerrance.

' Note par Tadministralion des chemins de fer de TOuest français.

Note par l'administration des chemins de fer du Nord français. ^

Note par M. Ernest Gérard, ingénieur des chemins de fer de TÊtat belg'

I remarquera qae la disposition très iDgéoieuse des moteurs, qui constitue Li-tie originale de celle locomotive, rnrçait mallieureusement à en doubler 3nibre, ne leur donnait qu'un emplacement restreint, les exposait à des ics et empêchait d'accéder Tacilement aui boites à graisse. Nous n'insisle- ' pas sur ce défaut, car tout le monde reconnaît aujourd'hui la nécessité de r les moteurs dans le Iruck et non en dehors.

otomolive de t Ouest. —La Compagnie de l'Ouest a Tail en I864des essais de tion électrique à grande vitesse au moyen d'une première locomotive maontdilela ■ Fusée >) qui ne diiïéraitdes locomotives actuelles du même tuteur, décrites plus loin, que par ta puissance plus Taible et la disposi- I différente des appareils à vapeur et électriques '. Cette machine, conste parles Foires et Chantiers de la Méditerranée pour la partie mécanique •arBrown, Boveri et C'° pour la partie électrique, donna lieu â des essais s complets qu'aucune des précédentes et fit un service régulier de plus a 000 km.

-es résultats parurent assez satisfaisants aux intéressés pour que la npagnie < la Traction Electrique «.qui exploite les brevets lleilmann.

Rg. SSS. — Locomotive Heilmann. — Schcma d'cnsenibJe.

istruisil, en vue de nouveaux essais sur le même réseau, deux nouvelles chines plus puissantes, pour lesquelles on a tenu compte des enseignements 1 intéressants de celle première expérience. La ligure 388 donne une idée ^semble de ces machines, que nous décrivons plus loin avec détails; nous les signalons ici que pour mémoire.

.oeomoticede CÊlal heli/e. — L'administration des chemins de fer de l'Etat ge a fait, en 1894, des essais analogues à ceux de la Compagnie du Nord, rue d'étudier la propulsion de voitures automobiles ou de trains légers à des isses de 20 & 00 km. : h. Sa locomotive d'expérience était formée d'un truck •■ essieux et d'une caisse, contenant provisoirement des accumulateurs, is qui devait, dans la suite, être utilisée en partie à recevoir une charge

La machine, du (jpe Brown, éinil homontule, à deux cylindres plac

enl à la voie, >Tec manivellei calc«aà 180" el (larlirs mal)iles rigoureusement êqu il i-

ES. Elle dcTeloppail leulemeni ijO chev. Les nouvelles nischinei sont du lype

Llans à 6 cylindres verticaui el doTi.'l><ppenl liOO cliev. indiques. 11 n'y avullqu'une

lanio géncralrice au lieu de deux ocLuellemcnt.

.■ chaudière était du type Lenti; la cliaudi£re actuelle est du type locomolJTG

inaire. Enfln les moteurs électriques à arbre creui reposaient sur l'essieu par des

iers avec un matelas de wooditc qui a donne de mauv.iis résuliats et a dû élrc sup-

■aà ; dans les nouvelle» loconiolives, on a adopté le dispositif Rnffard (voir p. 9), en

sant une complAle indépendance à l'essieu.

utile. L'essien ceDtr&l était simplement porteur; les essienz*eztr£mes étaient munis chacun d'un moteur tétrapolaire & commande directe et à arbre ckqi,

semblable à ceux des locomotives Thomson - Houston de 30 t. exposées Chicago en 1893 et décrites au paragraphe 3 de ce chapitre.

L'inducteur était suspendu à deux feuilles de ressorts montées au-dessi des ressorts de suspension.

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES 429

l'excitaliOD était foite en dérivatioa ; la force électromolrice de la batterie él&it maintenue à 500 volts, de Taçon que les conditious de ronclionnement fuscnl les mêmes que dans le caa de l'alimen talion directe par ligne aérienne.

Fjg. 390, — Locomolivo d'

La régulation se faisait par le couplage • série et parallèle > des iuduils par un rhéostat d'excitation en fil de olcbeline.

La puissance atteignait 100 chev. aux vitesses supérieures k 40 km. ; et le poids de la voiture était de 14,5 t., saus compter les 10 t. d'ac< molateun employés pour les essais.

Bien que peu puissante, cette locomotive, établie par M. Ernest Gérait, était bien étudiée et présentait des dispositions rationnelles.

Locomotive du P.-L.-M, — La Compagnie P.-L.-M. s'est depuis longtemps préoccupée de la traction électrique, et, dès 1892, 3/. Bonneau, ingénieur des Ponts et Chaussées, sous-chef de l'exploitation, avait établi, avec le coqcours de M. Desroziers, un projet de locomotive électrique à grande vitesse ' dont il proposait l'emploi sur les lignes métropolitaines et dans les loDgs souterrains. Cette machine devait comporter deux paires de roues motrices de 2,30 m. de diamètre, commandées directement par des dynamos Desroziers à induit calé sur l'essieu ; ce type de dynamo avait paru séduisant à cause de la légèreté de l'induit, en forme de disque ; mais, pour ceux qui le connaisseDt, il est douteux qu'il eût pu fournir une longue carrière sur une ligne de chemins de fer, si la machine avait été exécutée.

Une locomotive d'essai, plus robuste, a été construite par la même compagnie sur les plans de M. Auvert, ingénieur de la traction, avec le concours de la maison Saulter, Ilarlé et C* pour la partie électrique. La figure 389 en représente la coupe* et la figure 390 donne les détails d'un moteur. Comme on le voit, sur les trois essieux de la locomotive, il n'y en a que deux qui soient moteurs; chacun est actionné par un moteur de 125 chev. à commande directe, encore du lourd type bipolaire à pôles conséquents. La suspension des inducteurs est originale et difTèrc de celle adoptée généralement dans les cas analogues : les deux électrosà noyaux d'acier doux en fera cheval sont articulés autour des fusées au moyen de demi-cadres indépendants, partant des culasses et aboutissant à l'essieu, l'un par deux coussinets, Tautre par deux demi-colliers appliqués contre ce coussinet par un système de bielles, de balanciers et de ressorts à boudin. Chaque électro-aimant repose par des ressorts sur les extrémités de deux bielles lixées à un balancier, suspendu lui-même au châssis par une tige à ressort.

Ce système permet une déformation du système inducteur, tout en le maintenant bien centré sur l'essieu et en déchargeant celui-ci de tout le poids des inducteurs ; on eût pu arriver au même résultat plus simplement par le procédé employé à Liverpool (p. 138), mais le dispositif du P.-L.-M. a l'avantage de réduire au minimum la masse des parties sohdaires de l'essieu.

L'induit, monté sur un croisillon calé sur l'essieu, est du type Brown, à

148 barres de cuivre aplaties, logées dans les perforations ovales d'un noyau ea

tôles empilées ; il a 0,Go m. de diamètre et 0,54 m. de longueur, et est muni

ide deux collecteurs en acier à 7i- éléments, un de chaque côté, auxquels les

barres sont connectées par des développantes en cuivre.

L'enlrelcr a été porté à 10 mm. pour réduire la réaction d'induit, J'ji diminuée du roste par la coujjiire des inducteurs (p. 163) ; rintensilê du champ à pleine charge y est de OoOO iinilés C. G, S.

A la vitesse de 500 tours, cha<|ue moteur développe à la jante une puissance de il 100 kgni. : s. avec un rendement de 92 p. 100.

Le courant nécessaire à la marche de la locomotive était fourni pour les

* Etude sur la traction électrique des cherniiis de fer. Paris, 1892.

essais par une batterie de 28 tonnes placée sur un fourgon jouant le rôle de tender ; celle-ci était divisée en deux groupes pouvant être couplés en série ou en parallèle, de même que les moteurs; la régulation de vitesse était produite au moyen de ces couplages variables et complétée par l'emploi d*un rhéostat de démarrage à liquide.

Cette locomotive présente, comme on le voit, des dispositions ingénieuses, et l'exécution remarquable de la partie électrique fait honneur aux constructeurs.

On doit regretter seulement que l'emploi des moteurs bipolaires, au lieu de moteurs multipolaires, ait conduit à des dispositions assez compliquées et à un poids relativement élevé. Chaque moteur ne pèse, en effet, pas moins de 7 800 kg. (plus de 60 kg. par cheval, au lieu de 15-20 kg. indiqués plus haut pour les moteurs américains) et la locomotive entière pèse 30 t., soit 144 kg. par cheval, au lieu du chiffre de 50 qu'on trouvera plus loin pour les locomotives américaines *.

D*aprës ce qu'on vient de voir, les chemins de fer européens n'en sont encore, en fait de traction électrique par alimentation directe, qu'à la période des tâtonnements, et leurs types sont fort en retard sur rexpérience américaine.

Cette stérilité de recherches cependant très sérieuses et très méritoires provient, croyons-nous, pour la plus grande part, de ce qu'on n'a pas encore trouvé ou cru trouver sur les réseaux européens l'occasion d'appliquer dans des conditions financières satisfaisantes le nouveau mode de traction ; les expériences ont conservé, par suite, un caractère théorique et accessoire peu favorable au progrès pratique. Pendant ce temps, les grandes compagnies de construction américaines, profitant de rexpérience acquise sur les tramways, ont établi des types de locomotives électriques rationnels, qui paraissent approcher de la solution définitive du problème et dont nous nous inspirerons dans ce qui suit.

§ 2. — Dispositions des locomotives modeknes

Grénéralités. — On doit, dans la construction d'une locomotive électrique, faire abstraction complète des dispositifs de la locomo-

* Nous ne comptons pas naturellement la batterie d'accumulateurs de 3 700 kg. avec ses accessoires, destinée à Texcitation des inducteurs.

tive à vapeur : à un problème nouveau, il faut une solution nouvelle et dégagée de tout préjugé.

S'il y a des exemples de construction à chercher, c'est aux automobiles électriques qu'il faut les demander, en tenant compte de la différence des puissances en jeu, et non aux locomotives à vapeur.

Les moteurs électriques se différencient en effet des moteurs à vapeur sur trois points importants, que nous développerons avec plus de détails au paragraphe 4 ci-dessous : d'une part, ils sont beaucoup plus légers et moins encombrants pour la même puissance, à condition, bien entendu, qu'ils soient considérés seuls, indépendamment des machines productrices du courant électrique; d'autre part, ils donnent directement un mouvement de rotation au lieu d'un mouvement rectiligne alternatif; enfin ils permettent de subdiviser la puissance motrice entre autant d'appareils moteurs qu'on le désire sans augmentation bien sensible du poids total.

Il en résulte que les moteurs électriques peuvent être placés au voisinage immédiat des essieux et rester contenus aisément dans le truck, à la seule condition qu'on adopte un nombre convenable d'essieux moteurs. On peut donc considérer comme une erreur de construction toute locomotive dont les moteurs seraient disposés au-dessus du châssis, sauf dans quelques cas particuliers, tels que celui des locomotives destinées à la traction sur des voies exceptionnellement étroites (mines, chantiers, lignes de montagne à crémaillère etc.).

Une locomotive rationnelle pour le service ordinaire des chemins de fer peut être réduite à un châssis reposant sur un nombre d'essieux moteurs suffisant pour réaliser le poids adhérent nécessaire ; ce châssis, dont nous étudierons plus loin la construction, doit être assez robuste pour assurer la même résistance que ceux des locomotives actuelles aux efforts sur les longerons et les plaques de garde.

De mémo que dans les automobiles, les essieux peuvent être reliés au châssis d'une manière rigide ou jouir d'une certaine convergence et d'un déplacement latéral ; ils peuvent être isolés ou groupés par deux, trois et même quatre, de manière à constituer des trucks articulés ou bogies.

Au-dessus de ce châssis, il n'y a plus ni chaudière, ni approvi-

sionnemeots encombrants à porter, comme dans une locomotive à vapeur ; il faut seulement réserver un logement pour le mécanicien et les appareils de commande ; mais, comme la place nécessaire est très restreinte, il suffit d*une simple cabine.

Dans les premières locomotives modernes, on s'est borné à cette disposition. Mais il est beaucoup plus rationnel d'utiliser la place restante pour y loger, dans une véritable caisse, soit des marchandises, soit des voyageurs, comme on le fait dans les types récents, en constituant ce que nous avons appelé une voilure locomotrice. L'emploi d'une locomotrice-fourgon est tout indiqué pour les express des grandes lignes, où des fourgons à bagages sont nécessaires ; elle a l'avantage d'éviter aux voyageurs la proximité des moteurs et du mécanicien \ et de mieux spécialiser la locomotive. L'emploi d'une voiture locomotrice à voyageurs est au contraire seul possible sur les trains métropolitains ou les trains de banlieue oîi l'on n'admet pas de bagages enregistrés.

Cette utilisation de la machine comme véhicule porteur est d'autant plus avantageuse qu'elle augmente l'adhérence sans accroître le poids mort II est à remarquer en elTet que les locomotives électriques, étant très légères relativement à l'effort de traction qu'elles peuvent être appelées à développer sur de fortes rampes ou aux démarrages, risqueraient, sur certaines lignes, de ne pas tirer complètement parti de leur puissance si l'on n'en lestait pas le truck moteur; pour obtenir ce résultat, on a été obligé, dans certains cas, particulièrement pour les locomotives à simple cabine, de placer sur le châssis un plaletage en tôle renforcé ou même une charge de saumons de fonte. Nous en avons donné un peu plus haut un exemple à propos des locomotrices du Metropolitan West Side R. R. de Chicago ; on en verra d'autres plus loin.

Il est assez difGcile, d'après ce qui précède, de maintenir une distinction bien nette entre les automobiles de grandes lignes et les voitures locomotrices, car tous les intermédiaires sont possibles,

* Il est probable, du reste, que peu de voyageurs aimeraient à monter dans le wagon de tête d*un train, de peur de tamponnement ; ce wagon resterait donc inoccupé. Quant au mécanicien lui-même, il aurait aussi un sentiment plus grand de sécurité si on le mettait dans une cabine au miUeu du châssis plutôt qu'à lavant d'un fourgon.

TRACTION ÉLECTRIQOE. 28

LOCOMOTIVES ELECTBIQL'ES «5

rant les condilioDs d'exploi talion réalisées. On peut cependant Uiir, comme dous l'avons fait plus haut, voiturp locomo/ricf, te voilure qui remorque un train équivalent ù ceux <|ue remoriraienl sur les mêmes lignes des locomotives à vapeur; à ce nt de vue, on peut classer parmi les locomoUves tes grandes tures h voyageurs du pont de Brooklyn et celles des métropoius de Uùcago, les fourgons et voilures motrices de la ligne tures électriques en service sur l'em-

Fib'. 3-^2.

u Norfolk and Océan U'i>'

ichemcDt de Burlington à Mount llolly, celles du Norfolk and tan View It. H., celles du Columliia and Maryland R. R., etc.

De buns exemples de ce genre de voiture sont ofîerts par les ires 31)1 et 392, qui représentent, la p^emi^rc un train express la ligne de Naiilsskel Beucli, traîné par un fourgon h i mors <te 12S cher., et la seconde une locomotrice de 32 t. k,

oioteurs de SO chev. remorquant un Irain de charbon de 1.15 t. le Norfolk and Océan Wiew R. R.

Ces voilures locomotrices et les locomotives ne dilR'ront des omobiles précédemment décrites que par les dimensions, la Isssnce motrice et la construction plus robuste des irucks ; nous

LA TRACTION EUECTBIQUE examiaerons leurs dispositioQs successivement au point de vueJa choix des moteurs et de la transmission du mouvement, puisàcein de la construction des trucks, et nous compléterons cet exposé pw des exemples des principaux types en service ou susceptibles d'èln employés à l'heure actuelle.

Adaptation des moteurs électriques aux locomotives. — L«t indications ^(inÉralcs doniii-es aux cliapitres iv et v trouvent iâ leur application presque sans changement. Nous avons cependant à faire quelques remarques spéciales au cas actuel.

On a vu que les moteurs <t commande directe ne peuvent travailler avantageusement sur les automobiles qu'à des vitesses sup^ rieure à 70 km., parce qu'au-dessous de cette valeur ils présentent un poids exagéré, et nous en avons critiqué, à ce point de me, l'emploi sur les métropolitains malgré la grande simplicité quîei résulte pour le matériel. La môme considération s'applique an* locomotives de grandes lignes tant qu'elles peuvent réaliser saoi lest une adhérence suffisante ; ce n'est que dans le cas de locomfv tives destinées à remorquer des trains de marchandises lourds, on sur de fortes rampes, qu'un poids élevé de moteurs peut (llre*atil inconvénient au point de vue du rendement de la traction, |«rei qu'il conduit simplement à réduire le lest sans que le poids mort en soit modifié. Cette condition s'est présentée, par exemple, pour les locomotives électriques qui remorquent les trains de morcliandises du Baltimore and Oliio R. B. dans la traversée souterrÙM de la ville de Dallimore, et elle a pu justifier, dans une cerlaint mesure, l'adoption sur celles-ci des moteurs « gearless u maigri faible vitesse des trains remorqués.

Mais il ne faut pas oublier, même dans ce cas, qu'un niotenr lourd coûte plus qu'un moteur léger, et que la difl'ùrence des |i est hors de comparaison avec le coût d'un lest en saumoasd* fonte. D'après feu D. L. Barnes, ingénieur des ateliers bald«înt une locomotive "gearless » coûterait, & puissance égale, Iroi^ft* plus qu'une locomotive fi engrenages, et la suppression des * d'entretien des engrenages no suffirait certainement pas à coni{ dans l'exploitation cette ditîérence de prix d'achat. Nous ae croj^ pas toutefois que celle assertion soit exacte dans le cas où ni

forte adhérence est nécessaire, car, à poids égal supporté, les trucks coûtent le même prix et la différence entre les prix des moteurs seuls :ie peut conduire à des écarts aussi élevés entre les prix totaux.

Nous admettrons donc que les moteurs « gearless » peuvent ^tre appliqués rationnellement aux locomotives électriques dans leux cas fort différents : 1^ pour les trains à grande vitesse ; ils (ont même seuls rationnels au delà de 70 km. -h. ; 2^ pour les trains le marchandises exigeant une forte adhérence ; dans ce cas ils peuvent être acceptables suivant les circonstances; mais, comme nous le dirons plus loin, la traction électrique ne paraît pas destinée à cette application en dehors de cas exceptionnels comme celui du tunnel de Baltimore.

Partout ailleurs, Temploi des engrenages est la solution rationnelle ; du reste, même dans les cas précédents, elle est quelquefois préférée par de grandes maisons de construction, telles que les ateliers Baldwin, pour des motifs d'ordre pratique déjà donnés plus haut (p. 139).

Le diamètre des roues n'est pas limité pour les locomotives et les locomotrices par les considérations d'accessibilité qui imposent des limites pour les automobiles (p. 104); rien n'empêche donc, pour réaliser des locomotives très puissantes, d*employer de grandes roues comparables à celles des locomotives à vapeur, qui dépassent souvent 2 m. pour les express, et d'adapter à chaque essieu des moteurs de dimensions correspondantes; c'est ainsi ]ue sur les locomotives de Baltimore Temploi de roues de 1,575 m. i permis de réaliser, avec quatre essieux moteurs commandés lirectement, un effort de traction normal de 18 000 kg., tandis |u'avec huit essieux moteurs et des roues de 1,15 m., la locomotive Heilmann développe seulement un couple moteur maximum de 10 000 kg.

Au point de vue de la simplicité, la première solution est préférable à la seconde; en outre, elle donne, à puissance égale, des bogies ayant un moindre empattement total que les bogies à huit roues. Ceux-ci ont, par contre, l'avantage de répartir plus uniformément la charge sur la voie ^

* L*emploi de 2 trucks dans la locomotlTe Heilmann an lieu d'un seul dans les loco

Mais, d*autre part, les dimensions des moteurs sont limité^ indirectement par la considération du voltage de la ligne de dist^bution. En effet les moteurs à grande vitesse, à une seule spf^ par encoche, donnent une f. é. m. proportionnelle au nombre d*ei7. coches et à la longueur de Tinduit ; on ne peut donc augmeater les dimensions de celui-ci au delà d'une certaine limite qu*au prix d'une augmentation proportionnelle de la tension de distributioD ; si elle est impossible, on devra prendre un plus grand nombre de moteurs plus petits. On peut, il est vrai, bobiner les sections d mduits en parallèle et non en série ; mais on a vu plus baat (p. 178) que ce bobinage présente des inconvénients parles efforts dissymétriques auxquels il peut donner lieu.

En général, on peut considérer le nombre de quatre ou six essieux moteurs comme très suffisant pour les plus puissantes locomotives qu'on ait à construire actuellement. Pour 400 chev. et au delà, Temploi de quatre essieux moteurs est avantageux; ces essieux n'ayant pas besoin d'être reliés d'une fog^n rigide an châssis comme les essieux moteurs des locomotives à vapeur, il parait en outre recommandable de répartir les quatre trains de roues entre deux bogies, pour faciliter le passage des courbes et diminuer la fatigue de la voie. Au-dessous de 400 chev., deux essieux moteurs peuvent parfaitement suffire ; mais il vaut mieux, encore dans ce cas, pour la douceur du roulement, conserver le type à bogies jusqu'à 200 chev. environ; au-dessous de ce chiffre, un simple châssis à deux essieux suffit.

En aucune circonstance l'emploi d'essieux simplement porteurs n'est justifié, car il réduirait inutilement l'adhérence, déjà faible pour les locomotives à alimentation extérieure.

Au point de vue du mode de suspension, les principes exposés au chapitre iv restent applicables et Ton ne saurait trop recommander, croyons-nous, de réduire au minimum le poids porté par les essieux sans interposition de ressorts et aussi, comme nous l'avons déjà expliqué (p. 130 et 134), la masse solidaire de l'essieu ; celle-ci joue en effet le rôle d'un véritable marteau oscillant sous l'action

motives à Tapeur était d'aillears justifié, dans le cas considéré, par la nécessité de loger au-dessus du châssis une chaudière de grande section sans dépasser le gabarit d< la voie.

3 ces ressorts. A ce point de vue, les meilleurs dispositifs sont )iiz du moteur Walker pour les appareils à engrenages et du ibe creux pour les moteurs sans réduction. Quelques auteurs', faute d^avoir reconnu la possibilité de réduire itte masse, ont voulu faire abandonner la suspension élastique 1 profit d'essieux fixés rigidement aux trucks. Dans ce cas, évi- 3mment, il n'y a pas de martelage produit individuellement par laque essieu, les roues quittant la voie lorsqu'elles se trouvent 1 droit d'une dépression ; mais le martelage par l'ensemble de la »comotive peut prendre des valeurs très élevées et occasionner la voie une fatigue considérable ; on doit donc, croyons-nous, référer les dispositifs que nous venons d*exposer'.

Construction du châssis. — Dans le cas d'essieux rigides, le [làssis des locomotives électriques est constitué absolument comme slui des locomotives à vapeur. Il comporte de même des louerons très robustes, servant à maintenir le parallélisme des Mieux et à transmettre au crochet d'attelage la traction longituinale due à l'efTort moteur, qui s'exerce sur eux par l'interméiaire des glissières des plaques de garde. Ces longerons, qui se >nt généralement en tôle d'acier, sauf aux Etats-Unis où l'on mploie de préférence des barres de section rectangulaire, doivent tre entretoisés aussi solidement que possible, la rigidité du chftssis tant indispensable à sa durée et à la bonne conservation des rganes moteurs.

La suspension sur les boites à huile est réalisée, comme à l'ordiairOy au moyen de ressorts à lames maintenus en leur milieu sur une bride, qui s'appuie sur le dessus de la boîte ou est susendue par-dessous ; ces ressorts reçoivent la charge par Tinter-

* Cf. Henry, Street Railway Journal, janvier 1897; Emerj, Amer. Inst. El. Eng.^ iobre 1S96.

■ D'antres auteurs, en particulier M. Emery {loc. ct7.), estiment qu'il faut renonr à monter les moteurs sur les essieux et les placer en dehors de ceux-ci, à l'arrière i à l'aTant du châssis, en les réunissant aux roues par des bielles motrices comme us le système Eickemeyer-Field (p. 135); ils conseillent môme de reproduire complément les dispositions générales de la locomotive à vapeur, en remplaçant simplement s cylindres par des moteurs électriques de puissance équivalente et en conservant I bogie moteur à l'avaot. Pour nous, une pareille disposition, qui ferait perdre à la comotÎYe électrique sa simplicité et sa souplesse, serait un véritable contresens, après tout qui précède ; nous ne la signalons donc que pour mémoire.

iroir marcher indifféremment dans les deux sens, les locomotives électriques sont montées sur deux bogies semblables, absolument oomme les voitures du type américain. Ces bogies se font à 4, 6 «t même 8 roues.

Les trucks articulés employés sous les locomotives électriques

se rapprochent davantage, comme disposition générale, de ceux des

^wagons que de ceux des locomotives à vapeur. La locomotive

électrique rationnelle étant appelée à porter, suivant les cas, des

voyageurs ou des marchandises, la suspension de ses bogies doit

4tre aussi douce que celle d'une voiture ordinaire ; mais, en même

temps, ils doivent être construits au moins aussi solidement que

4es bogies de locomotives, en vue du rôle spécial de remorqueur

qu'ils ont à remplir.

Les plaques de garde, les longerons et la traverse médiane du bogie notamment ont à transmettre à la crapaudine tout Teffort de traction dû aux moteurs. Le couple de torsion produit par Tattaque des deux essieux en deux points diagonalement opposés, et qui tend à déformer le châssis, atteint, avec les gros moteurs employés sur les locomotives, des valeurs considérables et nécessite un contre venlement très robuste des longerons, dont les assemblages avec les entretoises doivent être consolidés au moyen de renforts d'angle, cornières, etc. Les glissières, boîtes à huile, coussinets, doivent présenter des surfaces de portage suffisantes et être disposés de manière à résister aux chocs qu'ils reçoivent sans perdre leur alignement.

La charge est ordinairement transmise au bogie par un pivot placé en son centre de figure et se répartit également entre les roues.

La figure 393 montre le type de truck articulé à 2 essieux spécialement étudié en Yue de cette application par les Ateliers Baldwin^ de Philadelphie. Ces longerons sont assemblés avec les entretoises au moyen d'équerres complétées par de forts goussets ; ils reposent sur les boites par l'intermédiaire tie ressorts à lames, à jeu limité. La crapaudine est portée par une traverse oscillante guidée par les deux entretoises et suspendue au ch&ssis par d'autres i^ssorts à lames et par des menottes.

Pour permettre d^accéder facilement aux différentes parties du truck et de

démonter les essieux et les boites sans lever le truck, la branche extérieure

^es plaques de garde est mobile autour d*une charnière horizontale ; elle est

maintenue à sa partie inférieure par un boulon, qui Tempêche de s'ouvrir sous

la pression de la boite et qu'on retire lorsqu'on veut faire sortir Tessieu. La

traverse oscillante et les ressorts peuvent de même être retirés sans toDcheru reste du tmck. Les freÎDS sont dLsposés de roauière à ne pas gêner le démoD' lage de la traverse et des moteurs. Ces derniers sont suspendus dt tdk sorte qu'on puisse les enlever sans avoir a démonter I& trarerse OMfflute, la freins, ni les essieux.

L'exécution de ces trucks est aussi soignée que celle des locomotiTM à n-

peur. On peut leur ajouter des bielles d'accouplement, la résistance dei iiff'' rentes pièces étant calculée en conséquence.

Le modèle représenté par la ligure 39i est destiné àdes locomotiïesàqo'"' moteurs de 1(W ou 200 cliev. ; les roues peuvent avoir jusqu'à 1,20 m. dtd'*' mètre, pour un empattement de 2, .10 m.

Les ligures 393 el .195 reprêsenlent un iruck de voiture locomotrice à qn»"'

lac Sanlement les longerons, qui n'ont d'haliitiidc d'aiilre rûlc i|ue de Intenir l'écjirtement des essieux, servent ici h transmettre le mouvement do isUtion des essieux au pivot, et on les a renforcés en conâéquence. Vaprcs les renseignements qui nous ont ili Fournis par les uonslrucleurs, premier modèle représenté (llg, 394) pèse, sans roues ni moteurs, mais avec essieux, 4 800 kg. environ; sou prix approximatir, en Amérique, est de

3 250 h. Le secood (fig. 395) pèse 3 SOO kg. et coûte 2650 fr., dus le> conditions. Enfla le troisième (tig. 396) pèse 3 000 kg. et coûte 3 169 &•

Pig. 399. — Bogie dei lacomotrices du UelropoUtui WMt Sida R. R. Vous citerons encore, comme exemple de Iruck articulé

e Ileilmiinn. — Bogie de la ■ Fusce •■

électriques, le truck McGuire (lig. 307), qui est employé sous les ïoilurwl»^"^ motrices du pont de Brooklyn, du Lakc ïitreel Elevated Railway de Cliic»^'

plaques de garde, sont réunis par une traverse maltresse portant la cnpaodine, et le tout est soutenu par deux paires de ressorts en hélice appuyés sur les balanciers et par deux paires de ressorts à lames suspendus par des menottes inclinées aux deux entretoises inférieures. Cette disposition a pour bat, toot en laissant au truck un certain jeu latéral (57 mm.), de réaliser la transmission directe et rigide de TefTort moteur à la crapaudine. Ce truck peut, avec des roues de 0,84 m. et un empattement de 1,68 m., recevoir deux gros moteurs de 125 chev. ; la figure 398 le représente muni de moteurs de 50 chev. Il pèse 4 500 kg. et coûte 1 625 fr.

Enfin, nous donnons (fig. 399) Télévation d*un truck moteur du Metropolitan West Side R.R. de Chicago. Il est construit à peu près comme un bogie de locomotive ordinaire, mais avec une suspension plus parfaite.

Comme exemple de truck articulé à plus de deux essieux, nous citeroos les bogies à huit roues de la locomotive Heilmann (flg. 400 et 401). Leurs loogérons, formés chacun de deux flasques de 12 mm., rivées sur un cadre en acier forgé, sont réunis par une entretoise en acier coulé qui porte le piTOt et par deux entretoises en tôle et cornières placées de chaque côté de la première.

Le premier modèle (fig. 400), employé primitivement sous la < Fusée > éle^ trique, a été transformé depuis en châssis de locomotive à huit roues pour la ligne de Saint-Germain. Le second (fig. 401) n*en diffère que par quelques détails.

La principale difficulté de la construction consistait à répartir également la charge entre les quatre essieux. Pour y parvenir dans la mesure du possible, on les a réunis deux à deux par des ressorts longitudinaux qui tiennent lieu de balanciers et, en outre, on a fait reposer la machine sur chaque bogie par rintermédiaire de deux genouillères sphériques, placées dans un plan perpendiculaire à la voie et qui contient aussi le pivot; le truck peut ainsi osciller autour d'un axe horizontal perpendiculaire à la voie, ce qui tend à donoer une égale répartition de la charge sur les essieux.

§ 3. — Description de quelques types modernes pour grandes lignes de chemins de fer

On a vu plus haut au paragraphe 1 de nombreux exemples de petites locomotives destinées à des services secondaires, soit à la traction de trains légers sur les lignes industrielles ou les lignes d'intérêt local, soit aux manœuvres de gare. Les plus récents de ces types, notamment ceux de la maison Ganz, dont les dispositions sont excellentes, continuent à être construits pour des cas analogues. Nous ne reviendrons donc pas sur leur description ; ils ne présentent pas du reste un intérêt bien spécial, car ils ne diffèrent guère des automobiles de tramways de même puissance.

LOCOUOTIVES ELECTRIQUES 4U

li n'en est pas de même des locomotives de grande puissaoce eatinées an service normal des grandes lignes ; ce sont celles-là eales que nous considérerons ici.

Oq trouve aujourd'hui en Amérique une série de types de locoaotives de grandes lignes fort bien étudiés, en particulier ceux onstmïts par la General Electric Co. et par les Ateliers de locoaoUves Baldwin. En Europe nous sommes moins avancés, car il l'existé pas de « série > de ce genre ; la seule machine qu'on puisse

Fig. 103. -~ LocomotiTe de 30 t. de la C" Thomson-Hoaston.

lier pour le service des grandes lignes est la locomotive Hetlmann. Nous décrirons successivement ces trois classes de machines.

Locomotives de la General Electric Co. — La General Elec- 'ic Co. a construit deux catégories de locomotives, les unes à smmande directe, les autres avec engrenages.

Parmi les premières, on doit citer particulièrement la tocomove de 30 t.. type 1893, et la locomotive de 90 t. du Baltimore and hic R-R. (1895).

TRAcnon ÉLECTRigie. S»

La laeomotive de 30 toiiiun pour ïoie normak, exposée d'abord k la Fair de Chicago par la C'° Thomson-llouaton, est rormcc d'un dt&>&ls sur deux e^icux moteurs (fig. 402). Chacun do ceux-ci est commandé dil ment par un moteur k arbre creux accouplii èlafitiquement suivant le dispi RalTard (p. 8). |,es inducteurs à 4 pôles, dont deux conséquents, repowat lintonnédiaire de ressorts spiraux sur un châssis en fera double T,supportB(. en même temps les bolles à graissu.

Les données principales de celte machine snni les suivantes :

Poids 30 1.

Effort à la janie des roues, normal 3 200 kg., au démarrage 6500 kg. Hauteur, 3, al m.; longueur, 5,53 m.; largeur, 3,S1 m. Ecarlement des essieux, l,iîTG m. ; diamtlre des roues, I.IS m. Courant normal, WO amp. à la vitesse de 32 km : h., avec les ileui m»leurs en parallèle ; vitesse maxima sous faible charge, 80 km : h.

tiij Ohio H.R,

A la même époque, la mémo Compagnie avait consiniii poorhtiernA de l'Exposition des automobiles de 30 I. en charge conetituant de locomotives et munies de 2 bogies ayant chacun de leurs e»sieus c( par des moteurs G. £. 330Odc 100 kilowatts ù engrenages.

Elle a établi depuis, avccdes bogies analogues, une locorootire deiO dont la figure 403 indique sunisammcut les dispogilions «t dont le suivant résume lee données principales :

Poids *(i L

ElToi-l à la jaiile des roues 6(00 Ij-

Hauleur totale 3,800 n-

Longueur — 7,3IÏ -

Laideur — iJM ~

Empattement des bogies |,nO —

Dîamélrc des rnu"* 1,014 —

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES

ne locomotÎTe peut être consr des puissances moindres, en t simplemeni le type de moteur ■.re.

jx locomolivet du Baltimore and (1895), repréaenlées p»r les (i- 403 et 406, elles sont Tormées lis robuste, reposant sur deai rés k i roues, qui portent sur i sieu un muteur à commande | sont reliés par uue articulation, cipales constantes sont les sni-

imummj.

: des roues I,S75 m.

la jante des roues,

,1 18000kg.

aximu m possible. . 37900 — r totale 13,00 m.

ment des bogies . . :!,08 — e de chaque moteur. 360 che».

:c électrique consom- i

rchacun, e00amp.x300vol's.

;ur3 (lig. 407), du type L. W. P.

> pâles avec inducteurs de forme r construits suivant le schéma de ;4 (p. nO), avec cette différence luté de petites bobines supplésur les pùles conséquents ; ces nés ont 15 spires et les grandes tout 103 spires inductrices par nduit est bobiné en tambour, lis en parallèle ; le noyau porte scontenant chacune 2 barres de î,2 X 5,8 mm. maintenues par [ ts en bois. Le collecteur est h.

s ; le voltage prévu est de ir moteur.

t le commutateur sont clavelés 'e creux dont le diamètre inléupérieur de 6 cm. à celui de irbre enlllé sur l'essieu comi-ci au moyen d'un croisillon ent k 5 branches, portant à

Tt.1

LOCOMOTIVES ELECTBIQUES

iSS

non: m. et développent normalemeDi 360 chev., soit 1 iîOOchev. pour les

re; ils sont couplés par deux en parallèle et deux en série.

I tension normale du réseau devait être de !>00 volts.

: ligure 408 indique les rendements et les efforts de traction relevés dans

teliers de la Geaeral Electric Co. sur ua des moteurs aux tensions de âSO

^SOO volts; le rendement dépasse, comme on le voit, 90 p. 100 entre le 1/i

large et la pleine charge.

cabine placée sur les trucks contient les appareils de régulation de marche

hode série- parallèle), les instruments de sécurité et de mesure, et les

reils de commande du freÎD à air.

s locomotives ont été coustrnites pour remorquer des traies de voyageurs

> marchandises dans la

rsée souterraine de la ville

iltimore, où l'on n'a pas

s l'emploi de locomotives

parcours à elTecluer est ,5 km. entre la station irietta, à 550 m. de l'ouire du tunnel du c6té de Icn, et un point situé à ' m. au delà de la stade Uont-Royal. Ce par- 9 présente une rampe de am. par m. au delà de t-Hoyal.

4 locomotives devaient 'oir pousser les trains de :tiaQdises les plus lourds 0 t.) à la vitesse de 25 kilomètres à l'heure sur une rampe de 8 mm. et )n|uer des trains de voyageurs de 500 t. à la vitesse de 50 km : h. Aux s, oa a constaté que celte dernière vitesse pouvait être dépassée et Ddre5â km: h- ; la machine seule a pu atteindre sans inconvénient, sur une K de 8 mm., la vitesse, de 98 km : h., qui correspond pour les moteurs à vitesse de 350 tours : m. seulement. Le travail maximum a été obtenu en Dl remorquer à la machine deux trains de marchandises de 4i wagons jés et 3 grosses locomotives, le tout pesant environ 1900 tonnes; te irrage de ce train a été obtenu sur une rampe de 8 mm. avec un courant 300 ampères sous 625 volts; l'elTort de traction correspondant, calculé son de 13 kg. par ampère, était de 19000 kg. ; la vitesse a été portée ileà SO km: h. sous un courant de 1 800 ampères, train de 1 300 t. démarrait avec un courant de 1 500 ampères sur une M de 8 mm.

es locoiDotives précédentes sont des types spéciaux qui n*ODt ïDCore qu'un petit nombre d'applications. La General Electric construit en outre des locomotives de série plus petites, dont

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LOCOMOTIVES ELECTRIQUES 15]

ftablcau ci-coatre résume les «lonDéos el les prix de catalogue '. I construction de ces machines est analogue à celle dos voitun'sl ( tramways à simple Iruck. mais plus rain.issi!'e.

D'autre part, la môme Compagnie a équipé un certain nombre l-puissontes voitures locomotrices qui sont en service sur le Me troditan R. R. et le Lake Street Elevated K. H. de Chicago, les lignes Mlriques Ju New York, .New Ilavcn and Hartford It. R. i Nantaskel

Zea chilTrei, daUnl de I8!)3, sont cariai aeiiiont trop iXefé» aujourd'hui, i iéU francaiti! Thoiason-Hniulon, représcmantc de k Ocncral Electric Ce. ice. n'a pu loula ncia<) indiquer les prix actueU luus pr^lcxle ij t lu iSaires. Nous ne duiinojis doa<^ Jex cliilTre) ci lo nlalÎTc,

LA TRACTION ELECTRIQUE Beacli-E. Weymoulh el tiartforil-Berlin), le pont de Brooklyn, etc., el qui ont Hé munies de moteurs à engrenages.

Nous avons déjà diinnc au cliapitre Vi quelques «lèlails sur les voilunn tl«ctriques de Chicago ei de Brooklyo.

Les locomotrices du Metropolitan West Side R. R. sont équipées stoc dc« moteurs G. E. 2000 montés sur le même bogie pour la commoilîtè d« rêpitioas et capables de leur imprimer une vitesse maxima de 6â km. Elles pèiem en cliarge 2S t. environ et remorquent des trains de deux ou trois vuiliirM ordinaires pesant chacune 21 t. en charge â la vitesse commerciale An ÎO km à l'heure, avec des arrêts tous les 600 m. en moyenne. Plus tard, quand le trafic se développera, on leur ajoutera deux moteur» semblaLleï, de manir' à leur permettre de remorquer cinq voilures ordinaires, le tout fonntol a train de près de liO t., â la vitesse commerciale de IS km : Ii.

Celles du Lake Street Elevated oDt le même équipcmeni h 4 moleor».

Ces deux types de voitures comportent uue cabine de mécanicien compli tement close placée dans un coin de la caisse et contenant tous les tjiptnnb de manœuvre, La fipure 409 montre la vue intérieure de la cabine des toîIukj du Metropolitan West Side R. R.

Sur la ligne de Nantaskel Beacb, les voitures motrices sont a fermées. Ces dernières sont de lourds fourgons k marchand Iscs (ilg. tOVt mesurant là, 80 m. de longueur totale et construits d'une façon trî's complètement équipés, ils pèsent plus de 27 t. Deux voitures sur foiln portent di'ux moteurs montés sur le même truck, tandis que les deui aatm ont quatre moteurs. Les voilures motrices ouvertes, de 13,50 m. de liMipieiir. à 96 places, pèsent t9,S t. sans appareils électriques et n'ont que deux motran chacune. Ces moteurs sout tous du type G. E. 2 000 de 125 cjicv.

L'équipement de la ligne plus récente d'IIartford h Berlin par New Dritain est identique, sauf qu'on n'y emploie que des voitures ouvertes. Le «rrite fait par des trains de deux voilures, dont une motrice; la vlteasc commerciili est de 4a km : h. environ.

Lors des essais, les fourgons locomoteurs de Nanlasket ont été recoonui capables de remorquer jusqu'à W wagons de gravier h pleine diargt

Des locomotives- fourgons analogues sont construites avec d'autres pai»s&nces. notamment le fourgon G. M. à 4 moteurs G.E. SOO, qui pèse It t., elle fourgon G.M. à 4 moteurs G.E. 1 200. qui pèse S4 t.

Les voitures locomotrices du pont de Brooklyn sont équipées avec 4 uoleon G.E. 50dc6Schev. environ.

Enlln la General Electric Co. poursuit actuellement à Schenectady, une voie d'expériences spéciale, des essais de traction électrique ilaoi conditions ordinaires de service des chemins de fer, au moyen d'une to locomotrice pesant 30 I. à vide, munie de 4 moteurs G. E. 3 000 cl conteoul à l'avant une cabine pour le mécanicien, les appareils de mauŒUTTV el h)' iustrumenis de mesure, au centre un compartiment i voyageurs et à r»m*»* un poste pour le compresseur d'air, tes outils, etc.

«0 l.A TRACTION Kl.RCTfirtJHK

Locomotives et locomolrices électriques des Ateliers Baldwin de Philadelphie et de la Compagnie Westinghou&e de Pittsburg.- Cen lieux puissantes maisons se sont récemment assurées pourli construction de locomotives électriques, et, grâce à leur importsnt outillage et à leur grande expcrience, elles sont arrivées à créer une série de types suâceptibles d'application dans tous les problèmes de la traction électrique sur les grandes lignes de chemiDi de fer. Elles ont commencé en 1893 par un essai de locomotive ù moteurs calés directement sur l'essieu, analogues k ceux quf U Compagnie Westiogliouse venait de préconiser, sans iirani succès,

pour les tramways. Celle locomotive {(ig. iHj, destinée à laNorlb American Company, avait été exécutée sur les plans de MM. Sprague. Duitcan rt Hiilr.hiiisoii, et sous leur direction; elle était destinée il lies essais de traction et de manœuvres de gare avec Jm trains de marchandises très lourds, c'est dire qu'elle devait JéTtiopperun puissant cfl'ort do traction sous une faible vitesse.

La partie mécanique et le cb<\ssis ont été construits ii Philadelphie, les moteurs et accessoires électriques à Pittsburg.

Les ligures 412 el 412 bit hiUiquciiL le mode de constrnctioa el lesprinO' paux organes de cetle macliine.

Elle eal formée d'un châssis en acier k qu&Lrc essieux parallèle!*, fl<cc M guides de boites Ires élevés. Les l>olles, en &cier fciuilu, présenleot ducdli intérieur des consoles supportant los inilucteiirs des moteurs, iloni In indiuf' sont cales directement sur les essieux. Les huit roues de I ,W m. de diimtii sont loules réunies ensemble par de^t bielles d'aucituplement el préseuleiil « cmpatlcmeni lotal de 4,S0 m.

moteurs, doot le poids repose cntièreroeat sur les essieux, sans ioterpode ressorts, ce qui est fort dérectueux, sont du type à 4 pôles, dont ^nents, excités ea compouud, l'enroulement en dérivation ét&at juste ut pour empêcher rembâllemeot sous faible charge.

iaduits en t&mbour contiennent 4 fils par encoche, en tout 23' es en série; ils ont "'j mm. Ue diamctre et 5SS mm. de longueur, leurs ont une hauteur de t ISO mm. et leur surface inrérieure e im. au-dcssjs du rail.

La régulation de marche se fait par la mâthode série-parallèle ; le tiftiMUai

Sprague, Duncan et Hutchinson. — Coupev

est manœuvni, soit à la inain, soit à l'air comprimé. Une cabine centrale jeri lie logement au mécanicien, et renferme les appareils de marche et le con-

LOCOMOTIVES ÉLECTRIQUBS 463

ressear d*air nécessaire pour la maDœavre des freins, ainsi que les ampèîmètre, voltmètre, sifflet à air comprimé, etc.

Le poids total de cette locomotive est de 55 t. environ; elle développe on Tort de traction au démarrage de 1 3 600 kg. Chaque moteur peut suporter 230 ampères et donne, sous une tension de 800 volts, une puissance 'environ 250 chev. à la vitesse de 225 tours correspondant à 56 kilomètres à fleure.

Cette locomotive présentait une certaine infériorité de construcon par rapport aux locomotives du Baltimore and Ohio R.R., par lite de l'emploi de quatre essieux parallèles et de moteurs ispendus non élastiquement. Ces inconvénients, joints au poids cagéré des moteurs, l'ont fait abandonner par les constructeurs au refit des locomotives à engrenages très rationnelles que nous Ions maintenant décrire.

Ces locomotives à engrenages constituent le matériel spécial de action électrique sur les chemins de fer le plus complet qui dste à rheure actuelle. Il comprend plusieurs séries de locomoves, pour trains express, pour trains de marchandises, pour lanœuvres de gare, pour trains légers sur lignes de banlieue, etc. ous en indiquerons les dispositions essentielles \

Les locomotives pour trains de marchandises, dont la figure 413 représente ispect généra), construites pour toutes puissances jusqu'à 2 000 chevaux, mt portées par 2 bogies très robustes à 2 ou 3 essieux, tous moteurs; elles )mportent une caisse très simple formant fourgon, dont le châssis est établi 1 fer u de forte section, de manière à pouvoir supporter les chocs violents ji accompagnent les manœuvres de gare ; cette caisse peut être utilisée pour icevoir des marchandises, sauf à Tune de ses extrémités où un petit espace est ïservé pour loger un régulateur de marche unique, du type série-parallèle, lanœuvré à volonté de Tune ou l'autre extrémité de la locomotive.

Deux portes doubles à coulisse sont ménagées sur les côtés pour faciliter . manutention des marchandises ; la caisse porte en outre à ses extrémités eux autres portes qui permettent d'y accéder du train.

Si le poids propre de la locomotive avec son chargement n'est pas sufsant pour réaliser Fadhérence nécessaire, on ajoute du lest au châssis sous >rme de saumons de fonte ou d'un plalelage en tôle.

On construit également pour trains de marchandises des locomotives oubles formées de deux châssis plus courts, accouplés au centre, et dont )us les moteurs sont encore manœuvres par un seul régulateur de marche.

* D'après l'intéressante brochure, Baldwin-Westinghouse Electric Jj)comotives^ par avid Léonard Barnes, 189tf, dont une partie des figures nous ont été gracieusement rétées par la Société Baldwin.

Quand les circonstances s'y prêtent, ces deux châssis se font à 3 ou 4 essieu» accouplés par bielles.

Les locomotives de manœuvres présentent les mêmes dispositions général avec cette difîérence qu*on réduit leur longueur autant que possible et que caisse est restreinte à une simple cabine pour le mécanicien; on ajou quelquefois, à l'une des extrémités du châssis, une grue électrique destin, à la manutention des marchandises.

Lorsque deux moteurs suffisent, on réduit à deux le nombre des paires roues, comme le montre la figure 449, page 536.

Pour le service des voyageurs sur les grandes lignes, les locomotiTes o exactement la même disposition que celle de la figure 413, à quelques déta^ près ; leur puissance peut seulement être un peu réduite; on les construit p<^ des puissances de 100 à 1 600 chev., avec bogies à 4 ou 6 roues et une cais

EcJi elle en mètres

Fig. '»13. — Locomotive à niarchîindises Baldwin-Wcstinghouse.

dont le châssis est établi en vue de résister aux chocs les plus violents qu on ait à prévoir en service. Pour accroître la rigidité de ce châssis, on le recouvn sur toute sa surface d'un platelage en tôle d'acier de 10 ou 12 mm. d'épai?seur et même davantage si Ton a besoin d'une grande adhérence. La cai*'sert à loger des marchandises ou les bagages des voyageurs.

La locomotive de ce genre représentée par la figure 414 a une longueur!' 11,60 m. et une largeur de 2,75 m. ; elle est munie de 4 essieux indépenJanb à roues de 1,07 m. de diamètre, commandés par des moteurs de 200 chev elle pèse 75 tonnes.

Pour les services à jurande vitesse, des mesures de précautions spéciales so* prises pour protéirer le mécanicien contre les accidents que pourrait causer bris des fenêtres par dos objets projetés contre la locomotive par les chas

pierres.

Sur les lignes de banlieue et sur les lignes métropolitaines, il est avanta; d'employer, comme nous l'avons dit (p. 355), des trains légers formés d'ur

plusieurs grandes automobiles à deux bogies molcurs (2 moleurs par bogie). La figure 415 montre un type de voilure étudié en vue de ce scrrice et pouvant jouer au besoin le rôle de locomotive. Le châssis est mclallique et renforcé par un platelage continu en tôle de 9,3 mm. La caisse est construite suivant les dimensions et la capacité que l'on désire; toute la place raste disponible pour les voyageurs, sauf à l'une des extrémités où est réservé uu petit logement pour les régulateurs de marche, rhéostats de démarrage, etc. Ces voilures locomotrices peuvent être manocuvrées de l'une ou l'autre eitrêniité ; le poste de manœuvre situé à l'arrière de la voiture est occupù par les voyageurs pendant que le mécanicien se trouve à l'avant. Le plancher n'est traversé que par deux câbles principaux aboutissant respectivement >ui deux bogies. La voilure porte à chaque extrémité un ampèremètre, un voltmètre et un robinet de manœuvre des Treins k air comprimé. Chaque moteur est pourvu d'un interrupteur automatique, qui en coupe le circuit enca>

Fiy. il'-i. ~ \uilure locomotrice Bald« iii-WesliiighuUîe pour serviïK de lafllif

d'avarié ou de surcharge. Le circuit principal comporte, du reste, un in'cirupleur de fort ampéragc, qui peut être manœuvre par le méiaoïeien " qui, en tout cas, s'ouvi-c automatiquement toutes les fois qu'on louent 1« robinet h freins pour produire l'arrêt instantané. Tous les inlerriipii'iif tl instruments sont muntéssurun tableau de libre vulcanisée. On acei-de i «»( voilure par les deux extrémités, qui sont munies de plaies-formes communi' quant avec l'intérieur par des portes è coulisse, comme dans li'ï vujUitâ américaioos ordinaires.

Lus trucks de ces diverses locomotives ont été décrits ci-dessus (p. 4i1i<''-' sont muuis de moleurs télrapolaires à pôles conséquents, dont nuu? ai>"^' indiqué plus liant (p. 20g} la construction et le mode de su.spen^îuii rr;"'* tant la muilié du poids sur le iruck el l'autre directement sur res^iou. '"'■ vaut les aiiplicatiuna, on prend des unités de 5U, 100 ou 2lHi cliïvau»:'couflicient du rLiluction dus engrenages est mudiliu de mémo suivant la 'ii"-"^ de marche désirée.

Le iiri.\ des lucomolivcs Baldwiu du lype de k figure i\'J ^^'

LOCOMOTIVES ÉLECTUHjLES 467

d'environ 50 000 fr. pour une machine à deux moteurs de 100 chev.

à 75 000 fr. pour une machine à quatre moteurs de 200 chev., soit entre 250 et 100 fr. par cheval. La première pèse en ordre de marche environ 32 t., dont 7 pour la partie électrique ; la seconde environ 70 t., dont 18 pour la partie électrique, soit 90 kg. par cheval. Ces poids élevés proviennent du lest ajouté.

Un autre type pour lignes secondaires, a deux moteurs de 50 chev., pèse en ordre de marche à peu près 15 t. et coûte environ 26 000 fr.

Tous ces prix s'entendent des appareils emballés et rendus à quai à New -York.

Locomotives automotrices Heilmann. — La première locomotive Heilmann, dite la c Fusée », a été essayée en 1893-94 sur les voies de la Compagnie des chemins de fer de TOuest, comme on Ta vu plushaut (p. 427). A la suite de ces essais, la Compagnie de Traction Electrique a construit deux locomotives nouvelles (fig. 416 à 423), qui diffèrent notablement des anciennes et doivent leur être supérieures de beaucoup comme puissance * et comme disposition générale. Ce sont ces dernières seules que nous décrirons ici, en renvoyant pour la description de la première locomotive aux nombreuses publications auxquelles elle a donné lieu - ; nous ^vons indiqué du reste (p. 427, en note) les principales différences. Gomme nous l'avons dit plus haut, la locomotive Heilmann est ^onaposée d'un truck moteur portant sa station génératrice ; * électricité ne joue que le rôle d'un intermédiaire entre la '^^chine à vapeur et les roues : Tensemble des dynamos généra- '"'^es, des câbles électriques et des moteurs adaptés aux essieux '^^'Hplace, en définitive, la transmission mécanique réalisée, dans ^^^ locomotives ordinaires, par une bielle et une manivelle. Nous

^^Crirons successivement cette locomotive sous ses deux aspects ^ truck locomoteur et de station génératrice.

» X^ puissance de la ppeiniôre locomotive était seulement de 450 chev. à la vitesse ^ ICO km : h. et il ne restait au crochet que 200 chev. disponibles.

^ La locomotive électrique Heilmann^ Paris, Lcmercier, 1894. —Note de la C»» de ^^Uestf Congrès des chemins de fer, 1895. — Les locomotives électriques Ueilmann, ^^^ F. Drouin, 1896, etc.

LOCOHOTEVES ÉI.ECTUIQUES 409

'iHp/i' moteur. — -Vu point île vuo liu truck moipur, la macKin

LOCOMOTIVES ELËCTBlgLES 471

pméricaines que nous venons île décrire en dernier lieu. Elle est Sonnée d'un chlssis Lrts robuste reposant sur deux bogies à quatre moteurs chacun. Cbarjue essieu est commandé par un JBoleur ù arbre rreux. dont les dispositions rappellent de tr^s pri'S i £4isQa-âprague employés sur les locomotives «>0-Houslon(p.i:i2). LesliiTiirosilS

À 421 rcpréscnlenl les détails d'un des moteurs. Ceux-ci sont ik fauatrc pôles, dont ileux conséquents, formés de quatre pièces en Scier; la pièce inférieure est livée au bogie par des patles venues 'b fonte ; la pièce supérieure repose sur celle-ci et il suffit du S'enlever pour visiler l'induit; les deux piJ-ces latérales formant les ï des bobines sont bouloimées à la fois sur les deux

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES «3

lUTiières Boot espacées de If, 30 m. et la longueur totale de la locomotive entre lampoos atteiot 18,S9 m.

Les bogies soDt formés, comme nous l'avons dit (p. 448), de

Fig. 4S3. — LocomoiiTe Hi

deux longerons assemblés par des traverses ; à ces traverses sont fixés directement les bdtis des moteurs, qui contribuent Eiinsi à entretoiser l'ensemble tout en participant à l'élaslicilé de la sus-

pension ; Tinduit est calé sur un arbre creux enfilé sur Tessiea (fig. 420 et 422) et laissant à celui-ci un jeu un peu supérieur an déplacement des boîtes à huile dans les plaques de garde. Le poids total d'un bogie avec ses 4 moteurs est de 24 à 25 tonnes et celui d un essieu monté de 4 800 kg. avec son moteur.

L*entra!nement des roues par larbre d'induit est assuré par des croisillons B (fig. 423), dont les extrémités sont serrées entre des tampons / fixés entre les rais E de Tune des roues et retenus par des ressorts antagonistes très puissants r ; ces ressorts conserTeot une course suffisante pour permettre les déplacements verticaux de Tessieu, même lorsqu'ils sont comprimés au maximum parle couple moteur.

En définitive, considérée comme appareil moteur électrique, la locomotive Heilmann présente, bien que ses moteurs soient peutêtre encore un peu lourds, des dispositions très rationnelles pour une machine à grande vitesse et inspirées par la meilleure pratique américaine. II sera facile à ses constructeurs d'établir sur le même type des locomotives alimentées par un conducteur parallèle à la voie et capables d'assurer la traction électrique sur n'importe quelle ligne du réseau français ; on en verra plus loin un exemple.

Machines génératrices, — Considérée comme usine génératrice, la locomotive Heilmann comprend tous les appareils logés au-dessus du châssis, c'est-à-dire une chaudière, une machine à vapeur actionnant des dynamos génératrices et une petite machine à vapeur auxiliaire commandant une dynamo excitatrice; la chaudière occupe l'arrière du véhicule et les machines ravant;le tout est protégé par un abri de forme effilée pour réduire la résistance de l'air aux grandes vitesses.

Le générateur de vapeur est une chaudière ordinaire de locomotive avec tirage par l'échappement, présentant une grande puissance de production de vapeur. Elle est en acier, fixée en son milieu et reposant par ses deux extrémités sur des supports de dilatation. Elle contient 351 tubes de 3,80 m. de longueur et de 0,045 m. de diamètre extérieur. Elle est timbrée à 14 kg. et présente une surface de chauffe totale de 185,47 m*, se décomposant de la manière suivante :

Foyer 16,47 m».

Tubes 169 —

La surface de grille est de 3,34 m^

Les soutes sont placées à droite et à gauche de la chaudière.

La machine à vapeur, placée suivant Taxe même de la locomotive, est une machine Willans-Robinson verticale, à 6 cylindres, (Complètement équilibrée et ayant une puissance indiquée de l 350 chev. L'emploi de ces 6 cylindres pour arriver à l'équilibre ^xact a été proposé en même temps par M. Robinson, le cons- !;nicteur, et par M. Mazen, ingénieur de la Compagnie de TOuest. M. Normand avait antérieurement démontré que, dans une machine k trois lignes de cylindres agissant sur des manivelles à 120^, la somme des forces verticales est sensiblement nulle à chaque instant^ si Ton donne même poids aux trois parties mobiles, mais qu'il subsiste un couple; celui-ci disparait si Ton ajoute une seconde ligne de trois cylindres semblable et disposée de manière à produire un couple égal et inverse ^

Cet équilibrage parfait est nécessaire pour assurer la stabilité du châssis monté sur ressorts, auquel les efforls et les réactions d'inertie périodiques de la machine impriment des oscillations synchronisées ; Tamplitude de celles-ci est d'autant plus grande que la périodicité de ces forces diffère peu, dans le cas considéré, de la durée d'oscillation propre du châssis, considéré comme un système oscillant sous l'action de ses ressorts.

Les constantes principales de celte curieuse machine sont les suivantes :

Vitesse normale 400 tours par minute.

Course commune 400 mm.

Diamètre des cylindres à haute pression . . 300 — — — basse — . 480 —

Puissance indiquée 1 350 chev.

* La démonstration est intuitive si l'on se rappelle que la somme algébrique de trois fonctions périodiques identiques, mais différant entre elles en phases de 1/3 de période, est toujours nulle.

* Pour tous les détails sur cette question, qui sort de notre cadre, nous renvoyons aux deux très intéressantes communications de M. de Orièges fils {Bulletin de la Société des Ingénieurs Civils, février 1896) et de M. P. Drouin (Ibid., juin 1896) ; notre description de la locomotive Heilmann est empruntée, du reste, en partie à ce dernier travail, où l'on pourra trouver des renseignements plus complets sur les machines et dynamos génératrices.

La machine à vapeur commande deux dynamos génératrices calées sur les deux extrémités de Tarbre. Ces machines, construites, comme toute la partie électrique, par MM. Brown, Boveri et C'*, sont à 6 pôles, avec inducteurs en acier ; Tinduit en tambour, de 1,05 m. de diamètre, est bobiné en parallèle et le courant recueilli par six groupes de balais en charbon. Chaque dynamo peut fournir, sous 450 volts, 1 000 ampères normaux et momentanément 2 000. Les deux machines sont couplées en parallèle. Elles sont excitées par une petite dynamo compound à 4 pôles actionnée par une machine Willans à simple expansion, à deux manivelles à 180^, donnant 28 chev. indiqués à 550 tours. La dynamo, qui fournit 140 ampères X H5 volts, sert en même temps à Téclairage du train.

On trouvera au chapitre x Texposé de la méthode de régulation de marche employée, qui présente un réel intérêt.

Le rendement et la puissance de la locomotive Ueilmann ont été évalués comme il suit^ :

La machine à vapeur a une puissance de 1 350 chev. indiqués. Les rendements prévus à pleine charge sont :

90 p. 100 pour la machine à vapeur, 95 — pour la génératrice, el 90 — pour les moteurs.

Si Ton admet que la perle dans les câbles est de 2 p. 100, la puissance disponible aux jantes des roues doit ôlre d'environ 1 000 chev. et le rendement total doit avoir pour valeur

Ce rapport sera évidemment réduit aux faibles charges, mais beaucoup moins que s'il s'agissait d'une machine génératrice ordinaire, grâce à l'ingénieuse idée qu'a eue M. Heilmann de maintenir l'admission sensiblement constante à toutes charges et de modifier la puissance par la seule variation de la vitesse de la génératrice. C'est le contraire de ce qu'on fait en général lorsqu'on maintient la vitesse constante, en modifiant seulement l'admission. Grâce à celle disposition, M. Heilmann peut conserver à sa machine à vapeur,

• Cf. Drouin, Loco cilato.

dans les limites ordinaires de variation de vitesse, un rendement presque aniforme et maintenir à une valeur élevée celui des dynamos et des moteurs, en maintenant la proportionnalité entre les pertes dans le fer et la puissance fournie à la locomotive ; les pertes dans le cuivre peuvent cependant déprimer le rendement aux faibles vitesses de la locomotive, mais cette réduction est peu sensible en marche ordinaire ; elle se fait sentir surtout aux démarrages.

On verra plus loin quel est le rendement au crochet d'attelage.

Tender moteur Htilmann. — Pour les traios de marchaDdises lourds et à vitesse lente, H. Heilmana a trouvé uq moyen iugéaieux d'utiliser presque saas changemeot sa locomotive à graode vitesse : il place le tender lui-même sur un truck à quatre moteurs semblable aux bogies de la locomotive et obtient ainsi, avec un ensemble de \1 moteurs, un elTort de traction total de

;: 12 tonnes.

On réalise la vitesse convenable, soit en mettant des groupes de moteurs en série, soit en modiliant les enroulements de ceux-ci. Cette solution constitue une sorte d'intermédiaire entre la locomotive simple et le train entièrement antomoteur du même inventeur,

LocomotÎTe Beilmann à alimentation extârieiire. — Comme nous l'avons dit pins haut, les trucks Ileilmann peuvent très bien s'appliquer à des locomotives électriques recevant leur courant d'une ligne aérienne ou d'un troisième rail. Un premier exemple de cette application vient d'être fourni par l'inventeur dans ses locomotives de la ligne de Saint-Germain, servant aux essais de traction électrique de la Compagnie de l'Ouest entre Saiot-Germain-Ouest et Sainl-Germain-Grande-Ceinture (3 500 m. de longueur environ).

Ces machines (llg. 424 et 423) sont formées d'un châssis en tôle d'acier sem-

blable& celui décrit ci-dessus et d'uae caisse abritant les uppareiUdein ainsi qu'uD transformateur rotatif placé au centre de la plaie-forme dam nue cabine disposée à cet effet. Ce transformateur, qui a pour but d'abaisser la lasion du courant de la ligne en même temps que de permettre nn mode spécial de régulation de la vitesse (qui sera décrit au chapitre \), se compose d'iD moteur et d'une génératrice, tous deux avec inducleurs â quatre pôles, maniés sur un bàli commun; les induits sont enroulés en tambour et davetés sur le même arbre.

Les quatre essieux sont actionnés par des moteurs du même tjpe que ceoi de la locomotive automotrice el groupés en parallèle.

Deux postes de manœuvre, placés aux deux extrémités de la machine pour permettre de la faire marcher indiflëremment dans l'un ou l'autre sens, coaliennenl chacun un appareil de manœuvre du rhéostat d'excitation delà génératrice du Iransformatenr, ainsi que des organes de commande du frein Wes- Unghonse et du frein à main ; les appareils de cbangemenl de marche el de mise en série des moteurs, le commutateur de mise en marche du motrar et du transformateur sont placés entre les deux postes sur les parois de la cabine du transformateur.

Fig. 425. — Locomi

Coupe longiluJiuïlf-

Le courant est transmis à ces locomotives de deux manières dilTcrentei :

1" Au moyen d'un troisième rail central et de frolteurs fixés au châssis iw la portion de la liyne comprise entre la Grande-Ceinture el l'usine géotratrice ;

3" Au moyen d'un conducteur aérien el d'un trolet entre l'usine et hf^"^ de Saint-Gcrmain-Oucst, dans le but d'éviter les accidents dans celte gare.

Le retour du courant se fait dans les deux cas par les rails de roulemcnl.

Locomotive électrique automotrice Walkins. — Bien que la locomoU^e llcilmannail été vivement critiquée en Amérique, elle y a cependant trou n; J"

mitateurs. M. L. E. Waikins, de Boston, en particulier, a établi une locomotive le ce genre pour TOhio River, Madison and Central Electric Railroad, qui doit «''étendre de la ville de Madison (Indiana) à Cincinnati (Ohio), sur une longueur L''eQviroD 100 km. Cette locomotive ressemblera à un grand fourgon à bagages muni à Tavant d'une spacieuse cabine de mécanicien. Sous celle-ci se trouvera un bogie à quatre roues de 1,98 m.; le bogie d'arrière sera à six roues de >,84 m. Le châssis de la locomotive, construit en acier, aura 13,58 m. de longueur ; à l'extrémité seront les soutes à charbon et les réservoirs d'eau, au centre sera une chaudière du type locomotive et enfin dans la cabine une machine à vapeur Westinghouse verticale commandant directement 2 dynamos génératrices de 400 chev. chacune. Le bogie d'avant, seul moteur, sera équipé avec 2 moteurs Westinghouse de 350 chev. commandant directement les essieux. La machine est disposée de manière à pouvoir circuler dans des courbes de 100 m. de rayon. Elle sera munie de tous les perfectionnements modernes : économiseur, surchaufTeur de vapeur, etc. La cabine contiendra en outre de chaque côté une batterie d'accumulateurs de capacité suflisante pour pouvoir, en cas de besoin, traîner la locomotive jusqu'à une voie de garage et tous les leviers de manœuvre, tableaux de distribution, régulateurs, etc. Le bogie porteur sera lui-même muni comme réserve d'un moteur de 200 chev., dont l'arbre pourra être embrayé en cas de besoin et exceplionnellement avec un train d'engrenages commandant l'un des essieux. Le coefficient de réduction et l'enroulement de ce moteur sont combinés de telle manière que, si on le met en parallèle avec les moteurs du bogie d'avant, il tende à produire la même vitesse; cela permettra de le faire travailler avec les autres au démarrage et sur les fortes rampes.

Des essais ont déjà été faits sur la ligne de Nantasket Beach avec une voiture locomotrice équipée d'après ce système. Le tableau suivant résume quelques-unes de ses données :

Diamètre des roues motrices 1,98 m.

Diamètre — porteuses 0,84 —

Longueur totale du châssis 13,58 —

Poids sur les essieux moteurs 66 t.

Poids — porteurs 15,5 * —

Poids total 81,5 —

Pression de la vapeur 12,7 kg : cm^

Surface de chauffe : tubes 184 m'

— foyer 19,5 —

— totale 173,6 —

Capacité des réservoirs 18 m'

— des soutes à charbon 8 t.

Puissance des génératrices 800 chev.

— totale des moteurs 900 chev.

Il sera intéressant de connaître les résultats obtenus avec ces machines en service.

^ i. — Comparaison entre les locomotives électriques