DE LOCOMOTIVES A VOYAGEURS
POIDS
POIDS
total
adhérent
EFFORT
PUISSANCE
POIDS PAR CHRVAL à la vitesse de 14 km : h.
T«nd«r
T«nd6r
total
de traction
en chevaux
Machine
total
en ordre
en ordre
sur
maximum
à la Titesse de
seule
en ordre
vide.
de marche.
de marche.
les roues.
en kg.
24 km : h.
à vide.
de marche.
citées plus haut seraient inutilement lourdes pour un service d'express où Tadhérence n'exige pas des poids aussi élevés. Sur le tableau de la p. 490, on voit en effet que les locomotives à vapeur à grande vitesse présentent un effort de traction maximum de 5 à 7 000 kg. , et Texpérience a démontré que cet effort, qui est environ le triple de Teffort normal, suffit pour un bon démarrage ; en admettant un coefficient d'adhérence de 1/5, un poids adhérent de 25 à 35 tonnes est suffisant : ce sont les chiffres réalisés par les machines actuelles à deux roues couplées, qui donnent 700 à 800 chev. à la jante des roues. Une locomotive électrique à voyageurs de 800 chev. n'a donc pas besoin de peser plus de 30 à 40 t., soit 40 à 50 kg. par cheval, ce qui est presque réalisable si Ton réduit le poids du châssis à 25 ou 35 kg. par cheval, comme sur les locomotives à vapeur. Par exemple, le truck moteur de 500 chev. de la locomotive Heilmann de la ligne de Saint-Germain ne pèse que 25 1., bien que les moteurs soient relativement lourds.La locomotive du Baltimore and Ohio R. R., si on la faisait marcher à la vitesse de 100 km : h. par un simple accroissement du voltage de distribution, développerait aisément une puissance de 3 000 chevaux; elle ne pèserait ainsi que 30 kg. par cheval.
Il résulte de ces chiffres une notable supériorité possible du rendement de la traction électrique sur celui de la traction à vapeur.
Rappelons d'abord qu*on distingue trois espèces de rendement :
Le rendement de la locomotive en tant que moteur, rapport du travail développé à la jante des roues à la dépense d'énergie sous forme de calories ou d'énergie électrique;
Le rendement de la traction, rapport du travail disponible au crochet au travail développé à la jante ;
Enfin le rendement net de la locomotive, rapport du travail développé au crochet à l'énergie dépensée. Ce dernier est le produit des deux précédents, qu'on peut, par suite, étudier seuls.
1^ Les locomotives compound modernes à voyageurs réalisent des rendements organiques maxima de 0,85 à 0,88, peu différents de ceux que donnent les très puissants moteurs électriques à engrenages. Mais les gros moteurs gearless peuvent présenter une supériorité notable, car, sous une puissance de iOO chev., ils donnent aujourd'hui aisément 0,92 de rendement maximum.
Il ne faut pas oublier, d'autre part, que toute locomotive à vapeur n'a un bon rendement propre que dans des limites assez étroites de vitesse et de détente.
Les figures 428 et 429, qui résument de belles expériences de M. Desdouits
LOCOMOTIVES ELECTRIQUES
sur uDe locomotive à voyageurs ordinaire ', montreot bien que l'effort moteur pour une admission donnée va en augmentant avec la vitesse jusqu'à un maximum', puis décroît rapidement par suite de la contre-pression croissante que produit le retard à l'écbappement ; le rendement organique évalué en kgm. par kg. de vapeur va également en croissant jusqu'à un maximum, qui, dans
KM
le cas considéré, correspond à l'admission de SO p. 100 ; toute admission pli bible ou plus Torte donne une perte considérable au point de vue économiqut cette perte est surtout marquée aux grandes vitesses.
t^rltiwfe
FiR. 439. — VsrUtion de l'effort de ti en fonction de la vîtes;
Au contraire, les moteurs électriques peuvent permettre une utilisation économique de l'énergie sous des charges extrêmement variables et à des vitesses fort différentes. Sur une locomotive électrique à grande puissance, le rende-
' Cf. Desdouiti, Ëipériences exécutées aux chemins de fer de l'État, Revue gfnirale det chemina de fer, mai ISSD.
* Celui-ci dépend naturellement du tjpe de macbioe, ainsi que la vitesse correspon-
ment des moteurs peut rester supérieur k 0,85 entre la demi-charge et une surcharge de 50 p. 100, et pour des vitesses comprises entre la vitesse maxima et le quart de celle-ci (gr&ce au couplage des moteurs en série-parallèie).
Les locomotives électriques ont donc beaucoup plus d'élasticité que les locomotives à vapeur. Par exemple, la machine étudiée par M. Desdouits atteint son maximum d'utilisation à la vitesse de 40 à 50 km : h., lorsqu'elle remorque un train lourd sur une rampe d'inclinaison moyenne; à la vitesse de 70 km : h., il y a une perte de rendement de plus de 25 p. 100, qui croit très vite au delà, lien résulte qu'on doit étudierdes types de locomotives à vapeur spéciaux pour chaque cas. Certaines compagnies de chemins de fer n'ont pas moins de 8 à 9 types, répondant aux services suivants :
Trains express sur lignes à faibles déclivités
— ordinaires — — —
— de marchandises — — express sur lignes à fortes rampes
— ordinaires — — —
— de marchandises — —
— légers de voyageurs
— -tramways
Manœuvres de gare et manutentions de marchandises.
Ces types peuvent être réduits à un plus petit nombre; mais des nécessités de service, à défaut de la considération du rendement, ne permettent pas d'abaisser ce nombre au-dessous de 5 ou 6.
Au contraire, la même locomotive électrique peut très bien, si elle a 4 moteurs, fonctionner à la vitesse normaJede 50 km : h. ou à celle de 100 km : h. ; avec
0 moteurs, on peut employer une même machine pour des services à 100, 50 et 33 km : h. Du reste, un simple changement de moteurs ou de trains d'engrenages suffit à transformer les conditions de fonctionnement les plus économiques, et un seul type de locomotive peut théoriquement, moyennant celte modification, s'adapter à tous les services; nous en avons donné un exemple intéressant pour les locomotives Heilmann. En pratique, on serait conduit à en avoir deux, un pour les services de marchandises et un pour les services de
voyageurs.
2^ Le second rendement est évidemment meilleur dans les locomotives électriques que dans les locomotives à vapeur, surtout aux vitesses élevées qui réduisent la charge totale possible; par exemple, pour remorquer un train de 100 t. à la vitesse de 140 km. à l'heure, ce qui nécessite une puissance de
1 000 chev., il faudra une locomotive à vapeur de 85 t., tandis qu'il suffirait
de 15 à 25 t. de moteurs sous les voitures, soit 20 à 30 t. avec les régulateurs et accessoires, ou d'une locomotive électrique séparée de 40 à 50 t. Le rendement de la traction est donc :
pour une locomotive à vapeur, — - — -—-7=" = 0,548,
pour une locomotive électrique séparée, ^ ^ ■= 0,755,
et pour des voitures locomotrices, ,^,^ . ^^ = 0,800.
LOCOMOTIVES ELECTRIQUES
Même dans les conditions actuelles d'exploitation, cette différence est très sensible. Pour remorquer, par exemple, des trains express de 200 à 2b0 1., les compagnies françaises emploient des locomotives pesant environ 75 t. avec la moitié de leurs approvisionnements, soit 25 p. 100 du poids total, tandis qu'un équipement électrique de 25 t., représentant seulement 10 p. 100 du poids total, serait suffisant.
On peut objecter, il est vrai, que les pertes d'énergie dans les dynamos génératrices à la station et dans la ligne abaissent le rendement final. Mais cette perte due à la transmission électrique est amplement compensée par la supériorité du rendement moyen des machines à vapeur fixes sur celui des machines locomotives, tant à cause de l'emploi de moteurs à double ou triple expansion et à condensation qu'à cause de la constance de vitesse des machines fixes.
3<^ Quant au rendement net au crochet du tender de la locomotive à vapeur, il dépasse 0,40 à 0,45 aux vitesses élevées en palier. M. Regray* avait, pour des trains de 60 à 200 t., trouvé une moyenne de 0,42. Mais les machines plus modernes peuvent donner des moyennes plus élevées, dépassant 0,50 '• En admettant ce dernier chiffre, le travail disponible au crochet du tender des locomotives à vapeur les plus puissantes actuelles serait de 650 à 700 chev. et l'effort de traction correspondant de 1 820 à i 900 kg.
Dans la traction par locomotive électrique, sur une ligne à longs parcours où les démarrages sont rares, si l'on admet une moyenne de 0,85 pour le rendement de moteurs gearless, régulation comprise, 0,85 pour le rendement de la traction, 0,90 pour la ligne et 0,80 pour la station génératrice entre le
• Revue générale des chemins de fer, juillet 1881.
' Les essais de M. du Bousquet sur la première locomotive compound de la Compagnie du Nord ont donné, par exemple, les résultats suivants (Revue générale ^ juin 1892) :
EFFORT
