CHAPITRE PREMIER

Les précurseurs. — L'idée d'appliquer Ténergie électrique à la Iractiou des véhicules n'est pas nouvelle, et des essais de traction par électromoteurs ont été tentés bien avant Tapparition de la dynamo moderne et la découverte du principe de sa réversibilité.

La première voiture électrique paraît due à un simple forgeron américain, Thomas Davenport. Bien que livré à ses seules ressources, celui-ci réussit à construire en 1834 une machine magnétoélectrique rudimentaire et à l'employer à la propulsion d'une voiture portant une batterie de piles. Cette voiture fut exposée en 1835 àSpringfield (Massachusetts), puis à Boston où elle fonctionna pendant quelque temps sur un petit chemin de fer circulaire.

Vers 4838, au moment où l'attention du monde scientifique était appelée sur les applications possibles des électromoteurs par les célèbres essais de navigation électrique de Jacobi sur la Neva, un Ecossais, Robert Davidson^ construisit une véritable locomotive électrique, mue par un moteur analogue à celui du savant allemand et pesant 5 tonnes avec sa batterie de piles ; cette locomotive fît avec succès plusieurs trajets sur le chemin de fer d'Edimbourg à Glasgow, à la vitesse de 6 km. à l'heure. Maia elle fut mise en pièces par des ouvriers rivaux et plus de dix années s'écoulèrent avant que des expériences fussent reprises sur une aussi grande échelle.

En 1850, le professeur C G, Page^ du Smithsonian Institute,

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s LA TRACTION ÉLECTRIQUE

apôtre convaincu de la traction électrique, fit exécuter à Taide d*une subvention de 450 000 fr. votée par le Congrès des États- Unis une locomotive fort différente de celle de Davidson, actionnée par le moteur à mouvement alternatif qui porte son nom : deux solénoïdes placés vis-à-vis l'un de lautre attiraient alternativement une armature de fer doux, qui attaquait un volant par Tintermédiaire d'une bielle et d'une manivelle. Cette locomotive, portant 100 éléments Grove, fut essayée le 29 avril 1851 sur le chemin de fer de Washington à Bladensburg ; elle atteignit une vitesse de 30 km. à Theure. Mais la rupture des vases de piles par les trépidations interrompirent les essais.

Nous signalerons encore deux tentatives faites vers la même époque par deux autres américains, le professeur Moses G. Former et Thomas Hall, de Boston. Le premier construisit et exposa en public une petite locomotive électromagnétique qui remorquait sur une voie de 0,45 m. de largeur une voiture à deux places. Quant à la locomotive de Hall, mue par une magnéto du genre Clarke, elle était tout à fait minuscule : elle circulait sur une voie de 0,12 m. d'écartement ; la puissance du moteur était transmise à Tessieu par une vis sans fin. Le trait intéressant de l'invention est que la locomotive ne portait pas ses piles génératrices avec elle ; la batterie était fixe et le courant transmis au moteur par les rails.

Cette môme idée se trouve déjà indiquée dans des brevets antérieurs, notamment ceux de Henry Pinkiis (1840) et de Lille y et Colton, de Pittsburg (1847).

L'Anglais Swear^ et le major piémontais Bessolo^ prévoient, dans leurs brevets de 1855, la possibilité d'amener le courant par un conducteur isolé du sol, soutenu d*une manière analogue aux fils télégraphiques et qui pourrait être suspendu aux mêmes poteaux.

Enfin, en 1864, le Français Cazal fait breveter un moteur électrique directement appliqué à Tessieu d'un véhicule.

Ces premiers essais ne pouvaient aboutir à aucun résultat pratique, faute d'une source d'électricité assez puissante. Industriellement, le moteur électrique ne peut subsister sans la dynamo, et

* BreTet anglais de 1855.

* Brevet français numéro 22114, 19 janvier 1855, et deux additions.

ce n'est qu'après l'apparition de celle-ci et la découverte de sa réversibilité que la traction électrique a pu entrer dans la phase de la réalisation pratique.

Les inventeurs européens {1879-1883). — La machine à courant continu de Pacinotti avec induit à anneau, d'où dérivent toutes les machines électriques modernes, date, comme on le sait, de

P\g. 1. — Chemin de fer èlcctriquis de l'Eiposilion de Berlin.

1864. Toutefois, les dynamos véritablement industrielles ne sont apparues que quelques années plus tard, avec Gramme et Siemens. EuÛD le principe de la réversibilité des dynamos et de la transmission électrique de l'énergie à dislance au moyen de deux machines semblables, déjà découvert et clairement exposé par Pacinotti en 1867, fut démontré industriellement par M. H. Fontaine à l'Exposition de Vienne, en 1873.

Dès lors commence, dans l'histoire des moteurs électriques et particulièrement dans celle de la traction électrique, une ère nouvelle, que Werner von Siemens avait pressentie dès 1867.

En 1879 se placent deux faits mémorables : d'abord les célèbres

expériences de labourage électrique exécutées au village de Sermaize par MM. Félix et Chrétien et qui constituent le premier pas sérieux fait dans la voie de la transmission de l'énergie électrique à des moteurs en mouvement; ensuite la mise en service du premier chemin de fer électrique qui ait fonctionné d'une manière réellement pratique, celui de MM. Siemens et Halske à l'Exposition industrielle de Berlin (fig. 1).

La petite locomotive qui servit à cette occasion' (lîg. 2) prenait le courant sur un rail spécial N placé dans t'axe de la voie, à l'aide de balais eo fil de cuivre. Elle portait une dynamo du type

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Fig. S. — LocomoUve iSlectrique Siemens et Halske.

Siemens ordinaire, dont l'arbre, placé longitudinalement, transmettait son mouvement aux roues par une série d'engrenages /, t, V etar. Les rails de roulement servaient au retour du courant. Cette locomotive remorquait trois petits wagons contenant une vingtaine de personnes à la vitesse de 12 km. à l'heure.

Le succbs de cette expérience stimulant le zèle des inventeurs, on voit à partir de ce moment les essais de traction électrique se multiplier dans tous les pays.

A Vienne, l'année d'après, Egger exposait un modèle de chemin de fer électrique dont le circuit était formé par les rails. A Paris, des études étaient poursuivies par MM. Ch. BonCemps et Marcel Deprez, daas le but de substituer aux tubes pneumatiques

' Cetts loconiDlive a.iaM été utilisée, dans le principe, au transport des charbons duis lei rniuca de Coitbus.

pour le transport des dépêches de petites voies ferrées sur lesquelles auraient circulé des locomotives minuscules. Peu de temps après, Siemens, tout en étudiant le même problême, présentait à la municipalité de Rerlîn un projet de métropolitain aérien électrique, dans lequel il utilisait les rails comme conducteurs ; la transmission de la puissance de l'arbre du moteur à l'essieu s'efTectuait par courroies.

Mais la première installation permanente et présentant un caractère véritablement commercial date du mois de mai 1881, époque à laquelle la maison Siemens et Halske mit en service ta

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Fig. 3. — Voilure électrique de licliterfelde.

ligne de Gross-Lichterfelde, près Berlin. Cette ligne, à voie de 1 m., avait 2,450 km. de longueur. La transmission du courant se faisait par les rails mêmes de la voie, posés sur traverses à la manière ordinaire et reliés entre eux par des boucles en cuivre ; le niveau supérieur des rails se trouvait à 0,20 m. environ audessus de la surface de la chaussée, en sorte que la voie ferrée, bien qu'établie sur route, n'était pas accessible aux véhicules ordinaires. La voiture automobile (fig. 3] pouvait contenir 26 personnes ; le moteur, placé sous la caisse, actionnait les deux essieux en même temps par l'intermédiaire de c&bles sans fin en acier. La vitesse normale n'était que de 20 km. à l'heure ; mais la voiture a pu faire jusqu'à iO km. en palier, avec son chargement complet de voyageurs (soit un poids total de i 800 kg.) ; dans ces

conditions, la machine, du poids de 500 kg., développait un travail de 5,5 chev. La force électromotrice variait de 90 à 100 volts. Cette ligne est toujours en service, mais en 1893 on a renoncé

à la distribution par les rails pour adopter des conducteurs aériens.

La figure 4 indique la disposition primitivement projetée par MM. Siemens et Halske pour les cas où les rails n'auraient pu, comme à Lichterfelde, servir de conducteurs pour Taller et le retour du courant. Cette disposition consistait en un chariot roulant sur des conducteurs aériens soutenus de place en place par des poteaux.

Deux mois après la mise en service de la ligne de Lichterfelde,

Fig. 4. — Premier mode de distribution aérienne projeté par MM. Siemens et Halske.

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Pig. 5. — Tramway électrique de l'Exposition d'électridté de Paris.

Conducteurs et contacts mobiles.

les mêmes constructeurs installaient à Paris , à l'Exposition internationale d*électricilé , un petit tramway électrique de 500 m. environ de longueur, qui constitue la première application de la distribution aérienne.

Les conducteurs (fig. 5), au nombre de deux, Tun pour l'aller, l'autre pour le retour du courant, consistaient en tubes de laiton t fendus longitudinalement à leur partie inférieure ; deux chariots

de contact, comportant chacun une navette N glissant à Tintérieur du tube et un galet R pressé contre lui par des ressorts SyS\ étaient remorqués par la voiture à Taide de conducteurs flexibles F,F. Le véhicule employé, différent de celui de Lichterfelde, était une voiture de 50 places à impériale, pesant 5 500 kg. à vide ; le moteur était placé entre les roues, auxquelles il transmettait le mouvement à Taide d'une chaîne de Galle.

La maison Siemens construisait en même temps près de Méran (Tyrol) un chemin de fer d'essai destiné à préparer la solution du

Fig. 6. - ElcTation et plan de la Toiture d'essai à accumulateurs de M. Raffard.

problème de la traction des trains par l'électricité dans le tunnel du Saint-Gothard.

La découverte qui venait d'être faite des accumulateurs, c'est-àdire d'un mode de transmission indirect de l'énergie électrique, supprimant la nécessité d'un circuit continu, ne pouvait manquer d'être utilisée pour la traction.

Aussi voit-on, dès 1880, une locomotive à accumulateurs fonctionner à l'usine de blanchiment de M. Duchesne-Fournet, àBreuilen-Auge (Calvados). En mai 1881, une voiture électrique équipée par M. Kaffard avec 225 accumulateurs Faure est essayée sur

la ligne de tramway de ViDcennes'. C'était une voiture ordinaire à 30 places de la Compagnie générale des Omnibus, à l'arrière de laquelle on avait installé une dynamo ((îg. 6) ; un arbre intermédiaire, commandé par courroie, transmettait le mouvement aux deux roues motrices par l'intermédiaire de pignons et

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Fig. 7. — Locomotive électrique à grande litesse. — Projet Raffard.

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de chaînes de Galle. L'avant-train restait mobile autourde sa cheville ouvrière; seulement, il était dirigé au moyen d'une crémaillère engrenant avec un pignon que manœuvrait le cocher. Les accumulateurs, petits éléments cylindriques de 8 kg., placés 4 par 4 dans des boites munies de poignées, étaient logés sous les banquettes. La batterie débitait 40 ampères sous 120 volts ; la dynamo, tournant à 1 200 tours, donnait au frein 365 kgm. par seconde.

1 Voir le Génie Ciait àa IS noTCmbre 1695.

A partir de ce moment, la traction par accumulateurs se développe parallèlement à la traction par transmission directe, mais les applications de la première restent relativement beaucoup plus restreintes que celles de la seconde, qui réalise à elle seule tous les progrès de la traction électrique : chaque amélioration apportée aux méthodes de transmission de Ténergie électrique se traduit par un perfectionnement corrélatif du nouveau mode de traction.

Vers le milieu de 1883, enhardi par le succès de sa voiture à accumulateurs, M. Raffard imagina une locomotive électrique à grande vitesse, conception prématurée, presque irréalisable alors, mais qui devait bientôt cesser de Tètre. Dans ce projet, représenté par la figure 7, il y a plusieurs essieux moteurs, dont les roues ont des diamètres différents, ce qui permet, selon les difficultés du parcours, de mettre en circuit celle des dynamos dont Tallure correspond au maximum de rendement. L*induit de chacune de ces dynamos, ainsi que le collecteur, sont calés sur un tube d*acier tournant dans des paliers solidaires du châssis de la' locomotive. Les essieux moteurs passent dans ces tubes et sont actionnés directement par un accouplement élastique. Les ressorts qui supportent le châssis sont réglés de manière que Taxe des tubes coïncide avec la position moyenne des essieux; le jeu annulaire entre les tubes et les essieux est alors suffisant pour permettre les déplacements verticaux que ces essieux prennent par suite des imperfections de la voie ferrée *.

Au chemin de fer de Lichterfelde vinrent successivement s'ajouter un certain nombre d^autres lignes électriques. Celle de Portrush, en Irlande, construite par la maison Siemens, de Londres, a été terminée à la fin de 1883. Cette ligne, de 10 km. de longueur, est à force motrice hydraulique ; un conducteur latéral placé au niveau de la voie ferrée sert à l'arrivée du courant, dont le retour s'effectue par les rails; la transmission sur les voitures se fait par chaîne de Yaucanson. Sur la ligne de Brighton, installée également en 1883 par M. Magnm Volky le circuit est

1 Le breyel français de cette invention porte le numéro 157 466 et la date du 10 septembre 1883; le brevet américain, numéro 527 126, appartient à la General Electric Co, qui en a fait notamment Tapplication dans sa locomotive électrique de Baltimore.

10 LA TBACTION ÉLECTRIQUE

formé par les rails de roulement et la puissance motrice fournie par un moteur à gaz ; la force électromotrice est de 160 volts ; la transmission s'effectue au moyen de courroies et d'un arbre de renvoi.

Durant cette même aonée, la maison Siemens et Halske, de

Fig. S. — Chemin de fer Alectrique de MOdling. — Prolteur.

Berlin, mettait en service la ligne de HSdling, près Vienne. En 1884, elle ouvrait au public la ligne Frankfurt a. H.-OfTeabach. Ces deux lignes sont & conducteurs aériens de même type et présentent un isolement assez bon pour qu'on ait pu employer un potentiel de 500 volts. Les conducteurs sont des tubes métalliques fendus.