LES LOCOMOTIVES ÉLECTRIQUES ET LES CHEMINS DE FER ÉLECTRIQUES
A GRANDE VITESSE
Considérations générales sur la vitesse d'un train. — Réalisation de ces conditions dans les locomotives électriques. — Comparaison des puissances dépensées, sur un même profil, par une locomotive électrique et une locomotive à vapeur. — Economie résultant de l'emploi des locomotives électriques sur les locomotives à vapeur. — Comparaison des prix d'exploitation de ces deux modes de traction. — Puissance nécessaire pour remorquer une machine électrique. — Locomotives électriques constiniites : la locomotive Siemens et Halske. — La locomotive électrique de la Baltimore and Ohio Railroad C° : description générale ; données de construction, puissance, etc. — Dépense d'exploitation de cette locomotive électrique, prix de revient du train et de la tonne kilométrique. — Les locomotives électriques de la General Electric G°. — Locomotive électrique de MM. Sprague- Duncan-Hutchinson. — Locomotive électrique, système J.-J. Heilmann : Description générale. Essais pratiques de la Fusée. Différents projets de locomotives électriques. — Soulagement de la voie de roulement avec des locomotives électriques. — Résultats pratiques obtenus avec les locomotives électriques. — Limite de la vitesse des chemins de fer électriques à grande vitesse. — Premier projet de chemin de fer électrique à grande vitesse de M. C. Zipernowski; description générale.— Projet de la ligne New-York-Chicago: prix d'établissement. — Prix du train kilométrique; revenu probable. — Réalisation pratique des chemins de fer à grande vitesse.
Avant d*examiner quelles conditions doivent remplir les locomotives électriques pour faire de la traction à grande vitesse, rappelons, en quelques mots, les desiderata que doivent remplir une locomotive quelconque, à vapeur ou électrique, pour arriver à ce résultat.
Considérations générales sur la l'itcsse d'un train.
— Le facteur le plus important, à notre avis, pour atteindre de grandes vitesses commerciales, est que la locomotive doit
avoir une élasticité de puissance assez grande pour gravir les rampes moyennes de 5 millimètres par mètre, à pleine vitesse, c'est-à-dire entre 85 et 100 kilomètres à Theure. Pour arriver à ce résultat, il faudra que la locomotive à vapeur considérée ait une chaudière assez puissante ayant en réserve une quantité de vapeur suffisante pour gravir les rampes et à ce moment vaporiser suffisamment pour satisfaire à la demande de la machine à vapeur.
Au point de vue mécanique, il faut que le boggie d'avant de la locomotive soit aussi peu charge que possible et que son axe se rapproche, autant que possible, du milieu de la traverse d'avant : le porte-à-faux de l'avant de la locomotive est ainsi supprimé, et la locomotive peut attaquer plus franchement la voie : on peut ainsi arriver à passer en vitesse les aiguilles, les gares et, en général, tous les points où le service recommandait naguère un ralentissement qui est si préjudiciable pour atteindre des vitesses commerciales élevées, car on perd, pour ces causes, le bénéfice de la vitesse acquise, et il faut, dans ce cas, redonner un coup de collier pour reprendre la vitesse primitive : d'où une perte de puissance, de temps, et une augmentation de la dépense du combustible.
Réalisation de ces conditions dans les locomotives électriques. — Les conditions de puissance énumérées ci-dessus seront facilement remplies par les locomotives électriques à prise de courant, car, dans ce cas, on fournit à la locomotive, à chaque instant, la puissance électrique dont elle a besoin pour remorquer le train, sur les rampes, à la vitesse maxima compatible avec la sécurité de marche.
Les conditions mécaniques sont également remplies, puisqu'on peut disposer les organes des moteurs électriques à volonté : l'attaque de la voie se fait donc dans les meilleures conditions possibles.
Les mêmes conditions de puissance [et de disposition mécanique sont remplies dans la locomotive électrique, genre mixte, système J.-J. Heilmann, comme nous le verrons plus loin.
Enfin, un point sur lequel il faut bien fixer l'attention des spécialistes est, dans la locomotive électrique, quel que soit son système, la diminution du coefficient de traction, par rapport à celui de la locomotive à vapeur.
Ce facteur qui, dans les locomotives à vapeur, même les plus perfectionnées, varie de H à 15 kilogrammes par tonne, descend de 6 à 9 kilogrammes dans la locomotive électrique : cela tient à la suppression des organes mécaniques (piston, bielle, etc.) et au mouvement rotatif des moteurs électriques, qui est substitué au mouvement rectiligne, transformé en rotatif, de la locomotive h vapeur.
Comparaison des puissances dépensées, sur un même profil par une locomotive électrique et une locomotive à, vapeur. — Pour nous rendre compte de l'importance de ce facteur, nous allons comparer la puissance à développer :
V Dans le cas d'une locomotive à vapeur, ayant un coefficient moyen de traction de 12 kilogrammes par tonne (ce qui est un minimum)?;
2* Dans le cas d'une locomotive électrique, ayant un coefficient de 9 kilogrammes par tonne (ce qui est un maximum).
Nous ferons circuler ces deux locomotives remorquant un train de 60 tonnes à une vitesse de 80 kilomètres à l'heure, et cela sur un profil présentant une rampe uniforme de 5 millimètres par mètre.
La locomotive à vapeur pesant 37 tonnes ; le tender, 27,5 tonnes ; la locomotive électrique, 75 tonnes; le coefficient de traction, pour les voitures, étant de 9 kilogrammes par tonne : on aura :
A. — Locomotive à vapeur. — Il faudra qu'elle développe la puissance suivante:
1® Pour la loconiolive :
2° Pour le tender:
3*> Pour les wagons:
Vu
=:: 186 chevaux
S48 chevaux
iJ
soit un total de 548 chevaux, soit 550 chevaux en chiffre rond.
B. Locomotive électrique, — Dans les mômes conditions, elle devra développer la puissance suivante :
z= 280 chevaux.
On voit donc que Téconomie dans le cas de la traction électrique est de :
270 X iOO
= 49 pour cent.
Si la vitesse est moins grande, l'économie est un peu moins sensible, car le coefficient de traction se trouve diminué. En effet, en supposant la vitesse ordinaire d'un train de voyageurs, soit 50 kilomètres à Theure, sur une rampe de 5 millimètres par mètre, on a:
A. — Pour la traction à vapeur:
io n 11 .• 37 (12 -f 5) X 13,9 l*» Pour la locomotive: ^ zrr ■ — =
2® Pour le tender: ^ — :zz — ' ■ — =^
3** Pour les wagons :
soit 500 chevaux.
B, — - Pour la traction électrique :
341 chevaux,
soit une économie de 32 pour cent seulement.
Comparaison des frais d'exploitation de ces deux modes de traction. — il résulte de cette économie de puissance une économie correspondante dans les frais d'exploitation, et nous donnons, dans le tableau comparatif suivant, les chiffres se rapportant aux divers chapitres pour
la dépense par 1.000 kilomètres parcourus, ce qui permet de fixer les idées :
