TRAVAIL

HARGE IIEIIORQL'EE

VITESSE

de traction

au crochet

indiqué

RENOBySNT

1 KOO

nouvelles locomotives de la même Compagnie ont donné 0,51 en palier à la de 100 km : h. d*une façon soutenue et un rendement moyen de 0,44 sur pente m : m.

pistoD des machines à vapeur et les bornes des dynamos, on arrive à un rendement final moyen au crochet de

équivalent à celui d'une locomotive à vapeur. Ce chiffre correspond à on rendement à la jante de

qui peut être assez facilement atteint en pratique dans une grande installation. Par exemple, dans l'exploitation électrique de la ligne souterraine de Baltimore, Texpérience a fait ressortir un rendement de 0,60 à 0,65 entre le piston des machines motrices et la jante des roues.

Gomme machine de vitesse, la locomotive électrique n offre donc pas en palier une supériorité de rendement sensible sur la locomotive à vapeur. Mais la supériorité apparaît dès que la ligne présente des rampes un peu fortes, parce qu'on est alors obligé, pour réaliser une puissance suffisante, d'augmenter le poids de la locomotive à vapeur beaucoup plus que celui de la locomotiîe électrique correspondante.

Non seulement la puissance spéciflque de la locomotive à vapeur est plus faible que celle de la locomotive électrique, mais sa puissance absolue, qui est limitée par la capacité de vaporisatico de la chaudière, est plus restreinte; elle est en effet fixée par les dimensions du châssis, qu'on ne peut, avec les dispositions actuelles, augmenter sensiblement sans réduire la souplesse du véhicule et sans accroître le poids porté par les essieux au delà du maximum fixé par la résistance des voies et des ouvrages darl'. Aussi les compagnies se préoccupent-elles plutôt de diminuer le poids par cheval et les résistances de la locomotive et du train.

Avec les moteurs électriques, ces deux difficultés disparaissent et Ton peut augmenter presque indéfiniment la puissance en augmentant le nombre des bogies moteurs; on pourrait, par exemple.

* La largeur du foyer, déterminée par l'écartement des roues, ne dépasse ordinairement pas, avec les longerons extérieurs, 1,05 à 1,10 m., ni la longueur maiima^^JOmà cause de la conduite du feu. La surface de grille est ainsi limitée à un maiimuni de 2,5 m* environ sur les locomotives françaises. Mais rien n'empêcherait de l'iui.'menter en adoptant, comme dans les machines Belpaire de l'Etat belge qui »tt*ignent 6 m* de surface de grille, la disposition consistant à faire déborder le fover lodcssus des longerons et ù appliquer un essieu porteur à l'arrière. La même augmentation est réadisée plus facilement en Amérique grâce aux dimensions plus prandf^ du gabarit.

LOCOMOnVES ÉLECÏHIUUES 497

construire une locomotive double, à deux châssis articulés reposant chacun sur des bogies h 2 ou :{ moteurs de 200 chev., ce qui ferait au total 8 ou 12 moteurs, représentant une puissance de 1 600 ou 2400 chev., supérieure aux plus grands besoins actuels. Actuellement les locomotives électriques de Baltimore peuvent produire un effort de 18000 kg. et une puissance de 1500 chev.; à la tension de 1 000 volts, elles pourraient même aisément développer 3000 chev., comme nous l'avons dit plus haut.

Conclusions en ce qui concerne la traction électrique par locomotives à alimentation extérieure; cas d emploi de ce mode de traction sur les chemins de fer. — La grande puissance spécifique favorise particulièrement, comme on le verra mieux au chapitre XIII, remploi de la locomotive électrique pour la réalisation de grandes vitesses et pour la traction sur les lignes de montagne à simple adhérence ou à crémaillère.

Dans le premier cas, on peut accroître les vitesses actuelles sans augmenter sensiblement le poids mort : tandis qu'aujourd'hui les vitesses de 100 à 120 km : h. ne peuvent être économiquement dépassées avec la machine à vapeur, on pourrait aller bien plus loin avec la locomotive électrique. Mais il ne faut pas se bercer d'illusions à cet égard : la sécurité de l'exploitation et l'accroissement rapide de l'effort de traction ne permettront pas d'ici longtemps de dépasser cette limite sur les lignes ordinaires. Pour atteindre 200 ou même seulement 150 km : h., il serait nécessaire de recourir à des trains légers utilisant les matériels spéciaux indiqués au chapitre VllI et circulant sur des voies spéciales.

Dans le second cas, c'est-à-dire sur les lignes de montagne, la traction électrique permet en outre de réaliser l'adhérence totale en rendant toutes les voitures automotrices; on peut donc, pour des lignes nouvelles à simple adhérence, admettre facilement, comme Ta fait la Compagnie P.-L.-M. sur la ligne du Fayet à la frontière suisse parChamonix, des tracés à fortes rampes et faibles rayons, plus économiques d'établissement; cette économie pourra, h elle seule, dans bien des cas, suffire à justifier Temploi de la traction électrique en compensant, et au delà, tous les frais supplé-

mentaires nécessités par rétablissement des stations génératrices et lignes de transmission.

Sur les lignes à crémaillère, où le poids propre de la locomotive joue dans le poids total du train un rôle d*autant plus important que la rampe est plus forte, puisqu'à puissance constante la charge remorquée diminue, il en sera de même, grâce à la légèreté plus grande du moteur électrique. On peut, dans ce cas, tirer le parti le plus complet de cette légèreté en supprimant le lest que demande la marche à adhérence simple.

Dans les deux cas que nous venons d'indiquer et qui seront étudiés avec plus de détails au chapitre VIII, la locomotive électrique à alimentation extérieure est un engin de traction supérieur à toutes les locomotives à vapeur et elle a devant elle un avenir certain.

A Tavantage précédent, il faut ajouter, comme on le verra plus loin, la grande commodité de régulation des moteurs électriques. Grâce à cette circonstance, le personnel des locomotives alimentées par conducteur extérieur peut à la rigueur être réduit à un seul agent, le mécanicien, consacrant toute son attention à la surveillance de la voie, à condition, bien entendu, que le conducteur do train ait la possibilité d'accéder aux appareils de manœuvre pour remplacer son collègue en cas d'accident.

L'absence de fumée constitue pour l'électricité un avantage accessoire qui peut prendre une grande importance dans le service des métropolitains, des lignes de banlieue ou des lignes en tunnel. C'est cette considération qui a fait adopter, par exemple, Teraploi de la traction électrique dans le tunnel de Baltimore; elle a contribué également à cette adoption sur les chemins de fer urbains récents de Londres, de Liverpool, de Chicago, de Berlin, de Budapest, de Brooklyn.

Pour ces services métropolitains, un autre avantage de la traction électrique est le faible gabarit nécessaire pour les automobiles et plus encore pour les locomotives : ce gabarit réduit permet l'emploi de lignes tubulaires et leur exploitation par un matériel plus puissant qu'aucun de ceux qu'on pourrait réaliser avec les autres systèmes de traction.

D'autre part, une considération très importante pour un sernce de ce genre, c'est la rapidité de la mise en vitesse des trains. Or.

ne on le verra au chapitre XIII, les moteurs électriques, gr&ce r grande puissance spécifique et à leur remarquable élasticité gime, permettent d'obtenir des accélérations plus rapides que fioteurs mécaniques, dont le poids est d'ailleurs forcément é par la résistance de l'infrastructure.

ur tous ces motifs, l'électricité résout très avantageusement le ème de la traction sur les chemins de fer métropolitains, tout §duisant les organes moteurs au minimum, en permettant iser les locomotrices comme véhicule et en diminuant les nses de personnel. Les frais d'achat et d'entretien des moteurs niques sont à peu près équivalents à ceux des locomotives à ur*; l'entretien des premiers est même plus réduit, car une locov^cà vapeur doit être nettoyée tous les 1 500 km. environ, tanii'un moteur électrique peut parcourir 5 000 km. sans entretien. issi comprend-on que toutes les compagnies de métropolitains icaines en arrivent peu à peu à substituer l'électricité à la ur sur leurs lignes. Elles y trouvent non seulement la facilité aliser des services plus rapides et intensifs, donnant lieu à des lentations corrélatives de recettes, mais aussi, dans la majodes cas, un avantage économique direct par la réduction des nses de main d'œuvre et de charbon.

faut d'ailleurs remarquer que cette dernière économie ne [te pas, en général, d'une diminution de la quantité de charbrûlé, mais seulement de la possibilité d'employer du comble de qualité et <Ie prix inférieurs. Si, en effet, une locove de métropolitain à vapeur brûle par cheval 2 à 2,5 fois

qu'une bonne machine de station centrale^, le rendement i transmission électrique du cheval-heure effectif est faible : érience montre que le rendement moyen des moteurs et réguirs s'abaisse sur les lignes métropolitaines, par suite des irrages rapprochés, à 0,60 ou 0,65 pour des moteurs à engres et à 0,65 ou 0,70 pour des moteurs gearless; en admettant

est bon seulement de ne pas oublier que les matériels électriques se démodent .cause des progrès incessants réalisés; on doit, par suite, préToir un amortisse* rapide, au taux de 10 p. 100 par exemple.

ir exemple, sur les lignes métropolitaines à vapeur de Chicago, on brûle environ ;. d'anthracite par cheval-heure indiqué, au lieu de 0,9 kg. dans une machine fixe densation, d'après D. L. Barnes.

0,90 de rendement moyen pour la ligne et 0,80 pour les machiaes à vapeur et dynamos réunies, on ne peut guère compter au total sur plus de

pour un service de ce genre ^ La consommation de charboD est donc pratiquement la même dans les deux cas. Mais la dépense correspondante est plus élevée dans le premier, parce que dans une station centrale on brûle du charbon ordinaire, tandis que sur des locomotives circulant à Tintérieur d'une ville on ne peut employer que du charbon non fumeux ou du coke. A Chicago, par exemple, le charbon d'usine ne coûte que 6 fr. la tonne, au lieu que Tanthracite employé sur les locomotives d' « Elevated » revient à 35 fr., soit 29 fr. de différence par tonne brûlée. Cette différence, jointe à l'économie d'entretien des moteurs et à celle de personnel, suffit à payer et au delà les frais d'amortissement et d'enlrelien des usines et des conducteurs.

Les conditions ne sont pas les mêmes sur les grandes lignes ordinaires. Les difficultés qui restreignent l'emploi de la traclion électrique dans le cas général sont les unes d'ordre financier, les autres relatives à la distribution du courant le long des voies (prix élevé d'établissement des stations et des lignes, frais d'exploitation, rupture possible des conducteurs de distribution) et sortent du cadre de cet ouvrage. Sans entrer dans le détail des évaluations, il est facile de se rendre compte que la traction électrique ne peut être économique sur les lignes exploitées à Taide de trains peu nombreux et fournissant de longs parcours.

Pour le service des trains de marchandises, où les locomotives à vapeur utilisent entièrement leur poids pour l'adhérence, celui-ci ne peut être diminué pour la locomotive électrique équivalente; on ne peut songer non plus à équiper électriquement des wairons à marchandises. Le poids mort reste alors le même pour la traction électrique que pour la traction à vapeur, la locomotive à vapeur fonctionnant ici avec un rendement maximum que nepour-

* Cos chiffres concordeni l)icii avec les résultats expérimentaux obtenus n'-tamiii'""-sur le Metropolitan K.K. de Chica^'o (moteurs à engrenajres) et le City arnl S Jt London lly. (moteurs «jearlcss).

LOCOMOTIVES ELECTRIQUES 501

rait dépasser la traction électrique. Les installations coûteuses qu'exigerait celle-ci n'auraient donc pas de raison d*ôtre, en dehors des lignes où le service des voyageurs serait déjà assuré par Télectricité et où Ton aurait la force motrice à très bon marché, en particulier dans les pays de montagne où le charbon est cher et l'utilisation des chutes d'eau généralement économique. Dans les cas où Ton doit recourir à la crémaillère, la question d'adhérence n'intervenant plus, la traction électrique conserve évidemment les mêmes avantages que pour les services de voyageurs.

En définitive, nous pouvons dire dès maintenant, à titre de conclusion, qu'il nous semble bien difficile de détrôner la locomotive à vapeur dans son véritable domaine, c'est-à-dire sur les lignes dont le profil est bien établi et qui donnent lieu à un trafic à grande distance, mais que la locomotive électrique proprement dite continuera à gagner du terrain partout où Temploi de la vapeur soulève des critiques graves, par exemple dans les villes, sur les lignes de banlieue, dans les grands souterrains, sur les lignes à fortes rampes, etc., et qu'elle donnera de bons résultats économiques toutes les fois qu'il s'agira de services par trains légers très nombreux et à arrêts fréquents, en un mot de services analogues à celui des tramways.

Il est donc sage de renoncer, dans l'état actuel de nos connaissances, à des illusions chimériques que la presse non technique et même quelquefois malheureusement la presse technique ont trop souvent fait naître.

Pour ceux qui trouveraient nos conclusions trop pessimistes, nous citerons l'opinion d'un des hommes les plus compétents en cette matière, du véritable fondateur de la traction électrique moderne, M. F. J. Sprague , que personne n'accusera , pensonslous, de parti pris contre l'électricité : « Personne peut-être, dit-iP, l'a été mêlé plus activement que moi à l'industrie de la traction ilectrique ; personne n'a foi plus que moi en son avenir. Mais cet Lvenir ne consiste pas dans la destruction en bloc des grands sysèmes existants. 11 réside dans le développement d'un champ dac-

* - Will trunk Unes be operated by electricity », par M. F. J. Sprague, Engineering fagazine, 1K95, p. 610.

tion propre, présentant des bornes acceptées ^ mais de vastes espaces. L'électricité remplira ce champ à peu près à TexcIusioD de tout autre mode de transmission de Ténergie : elle remplacera la locomotive à vapeur sur maintes lignes suburbaines et d'intérêt local; elle accaparera la plupart des tramways et des métropolitains aériens ou souterrains du monde ; elle sera un auxiliaire utile des grandes lignes; mais elle n'a pas sonné le glas de mort de la locomotive à vapeur, pas plus que la dynamo n'a sonné celui de la machine à vapeur fixe. Chacune d'elles a sa sphère légitime et son rôle propre à remplir dans les besoins de notre civilisation. >

Poids, puissance et rendement des locomotives électriques automotrices,— Le poids des locomotives électriques automotrices, loin d'être inférieur, est forcément supérieur à celui des locomotives à vapeur de même puissance.

Tout d'abord, si des batteries A' accumulateurs sont employées comme réservoir d'énergie, leur poids ne peut, dans l'état actuel de l'industrie, être inférieur à 150 kg. par cheval de puissance sur l'essieu*, ce qui, en ajoutant le poids du truck et de ses moteurs, évalué plus haut à 30 kg. par cheval environ, donne un poids total d'au moins 200 kg. par cheval, tandis que celui d'une locomotive à vapeur à grande vilesse avec son tender est, d'après les renseignements qui précèdent, inférieur à 100 kg.

La locomotive à accumulateurs absorberait donc la presque totalité de l'énergie disponible pour sa propre propulsion. Par exemple, une machine de 500 chev. pesant 100 t., remontant une pente de 5 mm. à la vitesse de 80 km : h., consommerait à elle seule une puissance d'environ 300 chev., laissant 200 chev. seulement disponibles au crochet. En admettant 0,65 de rendement pour les accumulateurs et 0,90 pour les moteurs, le rendement final sérail de -^r—- X 0,6^j X 0,90 = 0,234, ce qui est par trop insuffisant.

A litre d'exemplo, nous |)oiivons citer la locomotive à accumulaleun»e!isayei' parla Compagnie du Nord. La batterie, formée de 80 accumulateurs delaSocieic

* Y,ï\ eflet, en atlmettaiU un débit de 2 û 3 ampères par kg. de poids total d^ baiien*'. soit 4 à 6 watts par kg., et en supposant aux réceptrices un rendement de 0.9t». ar

cheval cxiL'c '^^ = 820 walts au moins, ce qui fait 150 à 200 kg. par chcMl.

poorle Travail électrique des Métaux, ayant une capacité de i 859 ampères-heures (12,0 amp.-h. par kg. de plaques pour un régime de 2 ampères par kg.), présentait,avec les bacs en ébonite et les accessoires, un poids tolal de 19 t. et pouvait fournir une puissance de 52 chev. Le poids total de la locomotive était de 46 t., soit 900 kg. par cheval, et la machine n'était capable que de se mouvoir elle-même sur un parcours de 300 km : h. à la vitesse de 46 km : h.

Il est donc inulile de songer à la traction par locomotives à accumulateurs tant qu'une invention nouvelle et grosse de conséquences n'aura pas fait connaître un accumulateur légère différant de tous ceux construits jusqu'ici'.

Il reste ainsi seulement à examiner les locomotives portant leur usine génératrice (locomotives Heilmann), véritables locomotives à vapeur oii l'électricité ne sert, comme on l'a vu, que d'agent de transmission du travail de la machine aux roues.

On fait valoir, en premier lieu, en faveur de ces machines la puissance beaucoup plus grande de leur chaudière par rapport à celle des machines ordinaires; en effet, grâce à l'emploi des bogies, on a pu développer le foyer et donner à la grille une surface de 3,34 m^. Mais, comme on Ta vu plus haut (p. 496), il n'est pas impossible de réaliser la même surface de grille sur une locomotive à vapeur ordinaire. D'autre part, la machine et la chaudière pèsent plus que celles d'une locomotive à vapeur de même puissance à la jante des roues : ce fait provient à la fois des pertes de la transmission et du poids mort supplémentaire important que porte la machine sous forme de dynamos et de moteurs, remplaçant la transmission ordinaire par bielles.

Si Ton considère, par exemple, la locomotive Heilmann, dernier modèle, qu'on attribue à la transmission électrique entre les pistons de la machine à vapeur et Tessieu le rendement maximum de 0,75 indiqué plus haut d'après le constructeur lui-même et qu'on admette pour le rendement d'une transmission ordinaire par bielles le chiffre de 0,95, on voit que la puissance de la machine à vapeur et de la chaudière est majorée dans le rapport

c'est-à-dire qu'elle est de 1/4 plus grande que dans la locomotive à vapeur équivalente.

Quant au poids des dynamos et moteurs, il est de 40 t. environ pour une puissance à la jante en palier de 1 000 chevaux, soit 40 kg. par cheval.

* L'accumulateur au cuivre avait paru «lonner une meilleure solution; mais l'usage a forcé i Tabandonner pnr suite des difficultés de snn entretien.

* Il y a cependant un cas où ces appareils peuvent être employés exceptionnellement dès aujourd'hui : c'est celui des mines où l'on ne peut, pour un motif quelconque, installer des conducteurs de distribution; mais cette application n'a rien de commun avec l'exploitation des grandes lignes.

Aussi la locomolivc Heilmann atteint-elle un poids de 115 t. à vide el de 132 t. avec la moitié de ses approvisionnements; comme elle réalise une puissance indiquée aux cylindres de i 3î»0 chcv. el une puissance à lajanle de 1 000 chev. environ, on voit qu'elle pèse 130 à 150 kg. par cheval, tool compris, tandis que les locomotives à vapeur modernes à voyageurs en ordre de marche, avec des approvisionnements équivalents, ne pèsent que 75 à 100 kg. par cheval.

Cette augmentation déplus de 50 p. 100 sur le poids serait cependant, d'après M. Heilmann, sans inconvénient au point de vue du rendement sur les lignes ordinaires, parce que le coefficient de traction de ses locomotives serait réduit sensiblement dans la même proportion par rapport à celui des locomotives à vapeur actuelles. D'après les essais de M. Mazen cités plus haut, il serait seulement de 5,1 kg. par t. à la vitesse de 62,5 km : h el de 7,5 kg : t. à la vitesse de 100 km : h., tandis que les locomotives à vapeur donneraient au moins 9 et 11 kg : t., c'est-à-dire presque le double *. A la vitesse de 100 km: h. en palier, les efforts nécessaires à la propulsion de la locomotive Heilmann de 132 l. el d'une locomotive à vapeur de 85 t. seraient respectivement, avec cette manière de calculer :

7,5 X 132 = 990 kg.

et 14 X 85 = 1 190 kg.,

c'est-à-dire que l'effort exigé par la locomotive Heilmann serait sensiblement plus faible.

Mais ce calcul n'est pas exact, car, ainsi qu'on l'a vu plus haut (p. 485), sur es 14 kg. de résistance de la machine à vapeur, il yen a 3 ou 4 relatifs au mécanisme et qui sont, par conséquent, déjà englobés dans le rendement organique: de telle sorte que la résistance du véhicule n'est en réalité que de lOâ li k?ce qui donne seulement 850 à 930 kg. pour reffort nécessaire à la propulsion de la locomolivc à vapeur.

Il en résulte que \<x jfftissance (h'sjioitihlc au rrochet resterait à peu pn*;^ la même malgré la dilTérence des poids. La locomotive à vapeur du Nord pesant 85 t. développe 000 chevaux au crochet en palier à la vitesse de 100 km : h.ei pèse, dans ces conditions, 141,5 kg. par cheval utile; la locomotive Heilmann développerait, d'après l'inventeur, à la même vitesse et en palier. 0,5(1 de h puissance indiquée, soit 050 chevaux au crochet -. ce qui donnerait 2(>3 lepar cheval (différence 40 p. iOO).

En théorie, grâce à sa distribution perfectionnée et au fonclionnenienl à détente fixe, la machine à vapeur Willans de la locomotive Heilmann peul donner à charge variable une consommation de vapeur moyenne moindre qu'une locomotive à vapeur de même puissance indiquée; tant (|ue les ramper ne dépassent pas la valeur limite dont nous venons de parler, la consom-

* M. Ma/.cn cite iih'-iih' If cliinVf de 11,2 k|^' : t. à l.i vitesse do (i'J.ii km : h. p'^ui"'' maciiine à, vaprur n«> D.'»" •!»• la Coiiipa{j:iiio de l'Ouest ; mais il .s'aj.'it toujours 'i ^^f^'" marche à rri/nhfh'itr /'mur.

' Ce chilVre nous a été rumiimni(juê par M. Drouin, in^'énieur chef des stTvic* techniques des établissements Heilmaini, avant les résultats de rexpèriencc: sil *'*^' reconnu trop élevé, la locninotive Heilmann perdrait naturellement toute rai'S'^'n d'*'^'

ion par cheval utile au crochet ou par t. -km. de train remorqué pourrait c ne pas dépasser celle d'une locomotive à vapeur.

nfail, cette consommation, pour la première locomotive Ileilmann, a été en renne, pendant les essais rapportés par M. Mazen, de 0.108 kg. par t.-km. rain remorqué, aux vitesses de 60 à 80 km : h. ; ce chiffre serait même, ►rès le rapport, tombé à 0,072 kg. à la fin des essais *. En comparant ces Très à ceux que donnent les locomotives ordinaires à grande vitesse, c'eslre 0,080 à 0,100 kg. par l. de train total -et à ceux des nouvelles locomotives pound, c'est-à-dire 0,060 à 0,070 kg. ^, on voit qu'ils sont inférieurs aux prers, mais égaux ou supérieurs aux seconds. Il n'est donc pas établi que la motive Heilmann donnera en prati(|uc dos consommations moindres que locomotives à vapeur les [dus modernes, qui sont des appareils relatient très économiques.

uant au rendement net de la locomotive (rapport «le la puissance au crochet puissance indiquée), s'il atteint le chiffre de 0,471 clélerminé sur la c Fusée » M. Mazen* à la vitesse de 100 km : h. cl mi'me celui de 0,oO auquel nous )ns de faire allusion, il serait comparable et plutôt inférieur àcelui des locoives à vapeur, qui, à ces mêmes vitesses, atteint aujourd'hui 0,îiO à 0,52 ^ mt que les déclivités restent faibles, la locomotive Heilmann serait donc u près équivalente comme puissance de traction au crochet et comme ?nse de charbon à la locomotive à vapeur en régime permanent, aux ides vitesses. (înice à la compensation (jui s'établit entre la montée et la ente et à l'élasticité de production de la cliaudière, on peut admettre la le conclusion pour les lignes accitlentées à courtes rampes, lis si la ligne présente des rampes longues et fortes, les conditions de la paraison se trouvent considérablement modifiées par le travail de la mteur, qui juue alors un rôle considérable dans le travail total et ne perplus de compenser aussi bien l'excès de poids de la machine Heilmann par réduction d'effort de traction. Sur une rampe île 5 mm., par (îxemple, les rts de traction ;i 100 km : li. deviendraient respectivement : rla Ux.'omolive Heilmann,

7,;; -f :\= 12,:; kg.,

Kntro F\'iris rt Manlfs. la rnnsonim.ition était <lt'sc«'ii(bi<^ de 6,900 k^'. jiar train-km. Î'^U k^^, moyenne b,GM) kf(.

i^ar exeiiiplft, pour considérer los plus jrrossos locomolives à vapour, dans un essai tosseexccuU* en Anièriiiue sur rKnij)ire State Kxjum'ss avec une locomotive de 90 t. ►rqu.mt un train de I.').*» 1., soit en tout 2ô0 t., à la vitesNe de IJOi tours d'essieu minute (113,5 km : h.), la puissance indiquêt; maxinia étant d«* 1 l'JO chev. et la ance de vaporisation de 7 k\:. de vapeur j>ar kjr. de charbon, la consommade charbon a été de 1,42 ki:. i»ar cheval-licnre et de 0.102 kg. environ par t.-km., Ou de 0,09 kg. j>our la locomotive Heilmann, dans «les conditions équivalentes.

*ar exemple, les récents essais de la locomotive 1100 ccmpound du Midi ont donne consommation de O.OàO k*:. jiar l.-kin. d(^ train remorqué dans le cas de trains I«is à peu d'arrêts et descendants, et de n,0(»*-*kL'. pour des trains j)lus rapides à 5^ plus uomt>reux et montants.

-oc. cit.

-<î minimum acte, par exemple, de 0,4'J, dans dt'S essais de M. du Housquet sur <îmin de fer du Nord à la vitesse de KM km : h. et dans des essais du Pennsyl- '^ R. R. à la vitesse de lOJ km : h. ; la moyenne a atteint 0,50.

et pour la locomotive à vapeur considérée plus haut,

10 + 5 = lo kg.

Les efforts absorbés pour la propulsion des deux machines à la vitesse de 100 km : h. seraient alors respectivement :

12,5 X 132 = 1650 kg.

et 15 X 85 = 1 275 kg.

L'effort total correspondant à une puissance de 1 000 chevaux à cette ?ilesse

étant de -— r =2 700 kg. et le coefficient de traction étant de 6 kg.

environ pour le reste du train, celui-ci pourrait avoir respectivement, sur rampe de 5 mm : m., les poids de

— T— 7- = 9o,5 tonnes pour la locomotive Heilmann

, 2700 — 1275 et — ^-r—z = 129 — — — a vapeur.

et sur rampe de 2 mm : m. les poids de 150 et 203 tonnes.

En fait, ce dernier résultat est déjà dépassé avec les locomotives à vapeur sur plusieurs grandes lignes: par exemple, les locomotives du G reat Northern et du Midland anglais, qui pèsent 80 et 85 t. respectivement, remorquent des trains de cette importance à la vitesse commerciale de 85 km : h. sur des lignes présentant d'assez longues rampes de 5 et 6 mm. par m.; les dernières machines du Nord font mieux encore, puisqu'elles ont pu remorquer des trains de 220 t. à la vitesse de 100 km : h.

La locomotive à vapeur moderne semble donc être franchement supérieure à la machine Heilmann sur les lijiçnes à très longues rampes de o à 6 mm. pv m., malgré la puissance indiquée plus grande attribuée à sa rivale; il en serait de même a fortiori si l'on donnait à la locomotive à vapeur une enveloppe extérieure continue et efniée analogue à celle de la locomotive Heilmann, defaçon àréduireégalementpour toutes deux l'innuence de la résistance delair.

On doit se demander quelle sera la fatigue occasionnée aux voies et aai ouvrages d'art par une masse de 130 à 150 tonnes circulant à grande vitesse. M. Heilmann répond, avec raison, semble-l-il, que, grâce à l'emploi de ses deux bogies, la charge par essieu n'est pas supérieure à celle des locomotives actuelles et que de plus elle est constante, tandis que la charge statique d'un essieu de locomotive ordinaire est augmentée, quelquefois de plusieurs tonnes, par reflet des contre-poids; la voie éprouverait donc moins de fatigue. Il a étudie aii^^i l'elTet sur les ouvrages d'art et reconnu qu'un train formé de wagons de 16 î attelés à une locomotive de 120 t. donne, jusqu'à une portée comprise entre îv^ et 25 m., des moments fléchissants inférieurs à ceux du train-type défini pir la circulaire ministérielle du 29 août 1891; de 25 à 40 m. environ, ces in'>ments sont un peu plus élevés; au delà de VO m., ils redeviennent plus faibles: la diflérence maxima en plus (au voisinage de 30 m.) est de 1 16 environ, ctf qui ne présente rien d'inquiétant.

Ce résultat intéressant provient de la division de la charge entre un i:rani

nombre d*essieux, tandis que dans les locomotives ordinaires près de la moitié du poids total repose sur deux essieux seulement.

Par contre, la machine Heilmann présente une cause d*infériorité très sérieuse : c'est son prix élevé d'achat et d'entretien. Le prix d'une locomotive ordinaire de 1 000 chev. est en Amérique de 60 000 fr., soit 60 fr. par cheval, et en France de 100000 fr., soit 100 fr. par chev., taudis que celui d'une locomotive Heilmann de 1000 chev. à la jante des roues atteint plus du double, 250000 a 300(100 fr.

Cette différence de prix n'a rien d'étonnant, puisque la locomotive Heilmann porte iOOO chev. de matériel électrique en double et que la puissance indiquée y est beaucoup plus élevée. Mais elle a une influence très fâcheuse et très importante sur les dépenses annuelles de traction.

Par exemple, sur les chemins de fer français une locomotive d'express de 50 t. fait en moyenne 35 à 40 000 km. par an en consommant 10 à 12 kg. de charbon par kilomètre-train.

Les 400 t. ainsi brûlées par an, au taux de 20 fr. la t., correspondent à une dépense de 8000 fr. En admettant que la locomotive Heilmann, qui fera, comme on vient de le voir, un service équivalent, économise 20 p. 100 de ce combustible, on réaliserait de ce chef une économie de 1 600 fr. seulement . Mais comme elle coûte 150000 fr. de plus qu'une locomotive ordinaire, l'intérêt et l'amortissement à 6 p. 100 de cet excédent de capital représentent une augmentation de dépense de 9 000 fr. Dans ces conditions, même en admettant que cette locomotive n'exige aucun personnel supplémentaire et que son entretien ne soit pas plus coûteux que celui d'une locomotive ordinaire, elle serait encore en état d'infériorité économique par le seul fait de son prix d'achat beaucoup plus élevé.

En fait, elle exigera un troisième agent, suit 3 000 fr. par an, ce qui porte à 12 000 fr. au minimum l'excédent des dépenses, que d'autres ont même évalué à 16000 fr.*.

A celte objection capitale les constructeurs répondent, non sans quelque logique,queleurlocomolive, étant plus puissante, pourra transporter un nombre plus grand de voyageurs et réaliser, par suite, des recettes plus élevées : pour couvrir les 16 000 fr. précédents il suffirait d'une augmentation de 143 000 voyageurs-kilomètres par locomotive, ce qui équivaut à trois transports aller et retour de 30 voyageurs supplémentaires par train de Paris à Marseille; il semble donc facile de couvrir le déficit et de le remplacer par un bénéfice. Cette réponse n'est cependant pas aussi satisfaisante quelle en a l'air, car pour transporter un excédent de voyageurs il faudrait un matériel supplémentaire, dont les frais d'amortissement et d'entretien viendraient s'ajouter aux 16 000 fr. précédents et ne permettent pas de compter sur une aussi facile compensation, à moins de faire entrer en ligne de compte des économies éventuelles sur l'entretien de la voie ferrée.

Conclusions relatives aux locomotives automotrices. — En résumé, si les locomotives automotrices présentent le môme truck

* De Marchena, Bulletin de la Société des Ingénieurs Civils, 1896.

et les mêmes avantages comme véhicules que les locomotives purement électriques, elles n'en ont pas la légèreté; elles peuvent, il est vrai, grâce à la disposition du châssis à hogies, recevoir uoe chaudière plus puissante que celle des locomotives à vapeur construites actuellement en France ; mais le poids de l'ensemble croît en même temps dans une proportion sensiblement plus forte que la puissance à la jante. Pour que la puissance disponible au crochet puisse, dans ces conditions, dépasser celle d'uneloconiolive à vapeur moderne, il faut que le coefficient de traction soit très inférieure celui des locomotives à vapeur; ce résultat n'est possible qu'aux grandes vitesses et il reste encore à établir définitivement par l'expérience que dans ces conditions la réduction atteint bien à régulateur ouvert pour les locomotives de 1 000 chev. les chiffres cités et critiqués plus haut pour les machines à régulateur fermé.

S'il en était ainsi, la locomotive Heilmann, permettant de remorquer des express plus lourds ou plus rapides que les express actuels, présenterait une raison d'être pour les services de voyageurs des grandes lignes, par suite de la difficulté qu'on éprouve à accroître davantage la puissance des locomotives à vapeur ordinaires; son poids peut, du reste, être sans inconvénient pour la voie et les ouvrages d'art.

Mais il ne faut pas se dissimuler que les avantages que nous avons fait valoir en sa faveur n'ont qu'un intérêt tluoriquc et que la véritable question pratique, c'est celle du />;7./: de revient: or. pour la nouvelle machine, le prix élevé d'acliat, la complication du mécanisme, les frais beaucoup plus élevés d'entretien et de personnel ne pourraient être compensés que par une économie de combustible, que l'expérience n'a pas fait ressortir, quoi qu'on dise, et par un supplément de recettes résultant d'une plus jrrandc capacité possible des trains remorqués, qui reste douteuse.

La locomotive Heilmann peut-elle réellement développer à la vitesse de 100 km : h., en palier et en régime permanent, une puissance supérieure à celle de la locomotive à vapeur moderne el cette dernière ne peut-elle arriver au même résultat à un prix beaucoup moimln»? Voilà donc la double (luestion préalable dont il nous paraît sage d'attendre la réponse avant de vouloir porter un juirenient définitif, qui risquerait, en l'état actuel, d'être partial ou injuste.

LOCOMOTIVES ÉLECTHKJUES 509

Si l'expérience* répond négativement, nous ne voyons pas bien à quel service ces locomotives pourraient être appliquées : peutêtre à Texploitation des lignes de montagne à fortes déclivités et à faibles rayons, lorsqu'on ne pourra y employer les locomotives électriques proprement dites ; mais là encore le poids mort considérable viendra réduire beaucoup Tefficacité du système. Celui-ci ne se présentera avec avantage que s'il s'agit de construire une ligne nouvelle, grâce à l'économie des frais de construction qu'il pourra permettre de réaliser par l'adoption de déclivités plus grandes en adaptant des moteurs non seulement aux essieux de la locomotive, mais à tous les essieux du train comme l'avait proposé d'abord M. Heilmann.

Mais, quel que puisse être notre sentiment sur le système, ce serait une grande injustice de ne pas reconnaître l'extrême ingéniosité de celui-ci et les multiples difficultés vaincues ; les hommes d'initiative de la trempe de M. Heilmann sont trop rares en France et font trop honneur à notre pays pour que nous ne désirions pas rendre à l'inventeur le sincère hommage que méritent son talent et sa courageuse persévérance et exprimer le souhait que ceux-ci ne soient pas stériles. D'ailleurs, l'exemple de bien des inventions heureuses qui ont été condamnées, à l'origine, par les savants et les spécialistes contemporains nous apprend qu'il faut se garder de porter un jugement précipité sur un système nouveau.

§ 5. — Locomotives industrielles pour mines, chantiers,

USINES, etc.

Généralités. — Comme nous l'avons dit déjà, la traction électrique par locomotives a depuis longtemps trouvé des applications dans les mines et plus généralement dans diverses industries où ron a accessoirement des transports à effectuer.

La traction électrique dans les galeries de mines se fait par les mêmes procédés que sur les voies ferrées à la surface du sol ;

* Les nouvelles locomotives sont à l'essai depuis le mois de décembre 1897, sur 1« réseau de l'Ouest; mais les résultats sont encore tenus secrets.

des types de locomotives spéciaux, très aplatis, bien que très puissants, et à certains desquels leur forme a valu le nom de « dos de tortue », permettent aux trains électriques de suivre les galeries les plus basses ; leur vitesse est généralement de 6 kilomètres à rheure environ.

La puissance de ces locomotives a été constamment en croissant : les plus anciennes, installées en 1882 et 1883 dans les mines allemandes de Zaukerode, Neu-Stassfurt, HohenzoUern, ne développaient que 4,5 chev. sous un poids de 1,5 t. environ ; les premiers types américains employés dans les mines de Lykens, Erie, etc. développaient déjà 40 et même 60 chev. sous des poids de 6 à 9 t. ; enfin, aujourd'hui des locomotives de 100 et 200 chev. sont employées dans certaines exploitations.

Avantages de la traction ôlectrigue dans les mines, chantiers, etc. — Les moteurs électriques présentent pour la traction dans les mines des avantages précieux : ils n'échauffent pas Tair, ne le vicient pas, n'en absorbent pas l'oxygène, et suppriment les dangers d'incendie et d'explosion, réchauflfemeni et les émanations dangereuses des locomotives à vapeur.

La manœuvre de ces engins est beaucoup plus commode que celle des moteurs à vapeur ou à air comprimé : ils sont, en effet, moins lourds, plus faciles à déplacer et à entretenir, et la régulation de leur vitesse est plus précise et plus simple.

Ils permettent de réaliser, sous un gabarit donné, des puissances incomparablement supérieures à celles des locomotives à vapeur et peuvent être réduits à une hauteur extrêmement faible.

La canalisation, formée de conducteurs en cuivre, est plus souple, incomparablement plus facile à poser, à déplacer et à entretenir qu'une canalisation d'air comprimé. La même distribution peut servir à l'éclairage et à la distribution de force, ce qui est impossible avec les procédés mécaniques *.

Enfin, l'économie d'installation et d'exploitation est plus grande qu'avec aucun autre système, grâce à la possibilité de concentrer toute la production d'énergie, pour les travaux de fond et ceux du jour, dans une seule usine placée à la surface et munie de machines d'un bon rendement ; la suppression des fuites et des perles constantes dans les transmissions contribue, en outre, à réduire les dépenses annuelles.

La traction électrique est surtout économique par rapport au mode suranné de transport par chevaux. Elle constitue véritablement le seul mode de traction mécanique applicable dans les mines. La traction par chaine flottante n'a, en effet, qu'un champ d'action très limité, par suite de la nécessité d'êta-

* Dans les mines grisouteuses, malheureusement, on doit renoncer à la traction électrique par conducteurs à cause des étincelles au contact des froileurs et des conducteurs de prise de courant.

hUr des galeries droites, et les systèmes par câbles ont Tinconvénient d'encombrer les galeries et de rendre la circulation dangereuse pour les ouvriers. Quant à Tair comprimé, Tcxpérience a démontré que, dans les mines, il ne donne qu*un rendement maximum de 20 à 30 p. 100, tandis que Télectricité permet d'atteindre aisément sur Toutil 50 ou 60 p. 100 de la puissance prise sur le moteur de la génératrice, toutes pertes comprises. On a trouvé, d'autre part, que la traction minière par locomotives électriques revient, en moyenne, dans les mines allemandes à 0,11 fr. la tonne-kilomètre, au lieu de 0,16 fr. par chevaux et 0,26 fr. par hommes. Aux houillères de Maries, en France, l'économie a encore été trouvée plus grande : 0,08 fr. en moyenne, au lieu de 0,15 fr. avec la traction par chevaux *.

* Le prix de revient de la traction électrique au siège n" 4 des mines de Maries a été élabli de la manière suivante pai* M. Baily, ingénieur de cette compagnie (Cf. Publications de la Société des Ingénieurs du Uainaut^ t. I, 3* fascicule, 1892, p. 216).

L'installation a coûté :

Machine à vapeur 10 562,50 fr.

Tuyauterie de vapeur, pièces accessoires, montage, etc. 6 093,45 —

Dynamo du jour 4 934,50 —

630 mètres de câble conducteur isolé 1817,50 —

Montage de la partie électrique et frais divers .... 3 306,31 —

Total pour la partie fixe do l'installation. . . 26 714,26 fr.

1 400 mètres de voie électrique (fournitures, pose, etc.)

à 5,70 fr 7 980,00 —

3 locomotives 19 500,00 —

Total général 54 194,26 fr.

La dépense joarnalièrc s'établit comme il suit :

. , 54 194,26 fr.

Amortissement du capiUl : ^o ans X 300 jours ^^»^ ^'•-

Combustible : 2 kg. par cheval et par heure (on brûle de Tescaillage), soit 800 kg. en 10 heures ou environ 1 t. à 5 fr 5,00 —

Salaires :

2 mécaniciens à 3,50 fr., 2 aides à 2,50 fr., 2 suiveurs

de trains à 1,50 fr. -f 20 p. 100 de primes 18,00 —

Total 41,06 fr.

Elle remplace une dépense journaUère de :

j .A 1- 200 fr. X 10 ftftfi f^

Amortissement de 10 chevaux : — -—. — 0|Oo ir.

2,70 fr. X 10 X 7 jours o^ 5A

Nourriture : —2 —-. = ;>i ,ou —

6 jours

Salaires :

8 conducteurs à fr. 3,50 -f 20 p. 100 de primes. . . . 33,60 —

Total 71,76 fr.

soit en faveur des locomotives électriques une économie journalière de 30,70 fr. ou

Par tonne kilométrique, le prix de revient est de 0,084 fr. par locomotives et de 0,1 48 fr- par chevaux. En marchant avec des trains de 12 berlines à la vitesse de 3,46 m .

ol2 LA TRACTION ÉLECTRIOUE

A ces avantages il faut joindre la possibilité d'aller chercher au loin ane source d'énergie dans le cas où Ton ne peut se procurer du charbon à des prix assez bas, ce qui se présente fréquemment pour les mines situées dans les montagnes. L'exemple de nombreuses mines américaines en pleine prospérité dans les montagnes Rocheuses, au Colorado, en Californie, au Mexique, etc., où l'exploitation eût été à peu près impraticable sans le secours de réiectricilc, montre toute l'importance qu'on doit attacher à ce mode d'exploitation et ait traction électrique qui en est un des cléments les plus importants.

Sur les chantiers de travaux publics, pour le transport des terres et des matériaux, dans le creusement des tunnels, etc., de petites locomotives analogues aux locomotives minières ont déjà été employées à diverses reprises, et leur usage deviendra plus fréquenta mesure qu'on en comprendra mieux la commodité et l'économie.

La construction d'un pont, d'une jetée, d'un bassin à flot, d'un canal, etc. se trouverait bien simplifiée si le travail nécessaire à l'exécution des fouilles, à la préparation du mortier, au transport des déblais et des matériaux, et éventuellement à l'éclairage, était fourni par une petite usine électrique temporaire. La traction électrique deviendrait ainsi de règle sur tous les grands chantiers.

On peut citer comme l'un des exemples les plus importants de ce ;:enrc d'applications l'installation électrique des travaux du port de Bilbao, exécutée par MM. Coiscaux, Couvreux et Allard *.

Premières applications. — Sans revenir sur les types primitifs de locomo-

par seconde ou 12,5 km. à l'heure, chaque locomotive pourrait fournir, en charbon transporte,