LA MACHINE
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4 mai
5 mai
8 mai 1894
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« Cctle faible dépense de combustible dépend de bien des éléments.
« Tout d'abord, il faut remarquer la grande puissance de la chaudière de la locomotiveélectriqued'essai, qui n'a jamais eu besoin d'être poussée pour fournir la vapeur nécessaire, ce qui fait que Ton s'est toujours trouvé dans de bonnes conditions au point de vue économique. D'un autre côté, si le poids considérable de la locomotive électrique est une gêne dans les fortes rampes, par contre sa faible résistance au#roulement fait qu'en palier, à vitesse égale, elle absorbe souvent à grande vitesse, pour se traîner, moins de puissance que les locomotives à vapeur, et qu'elle peut, en outre, descendre à grande vitesse des pentes, même très peu accentuées, sans consommation de vapeur, alors que les locomotives ordinaires sont obligées, dans les mêmes conditions, d'en consommer. »
Disons, pour terminer, que, dans ces essais, on a démontré que cette locomotive pouvait démarrer facilement des trains lourds : c'est ainsi qu'au Havre elle a démarré un train de 420 tonnes en courbes et contre-courbes sur une rampe de 1 à 2 millimètres : elle a conduit ce train à la vitesse de 20 kilomètres à l'heure du Havre à Graville (2.800 mètres).
Car c'est là encore un avantage de ce système : le même type de locomotive peut remorquer, dans de bonnes conditions de marche, des trains légers à grande vitesse et des trains lourds à vitesse movenne.
Les essais pratiques des deux locomotives plus puissantes, actuellement terminées, permettront de mettre complètement en valeur les qualités réelles de la Fusée Electrique^ qui a été la première locoiriotive électrique pratiquement utilisable qui ait roulé sur un réseau français, comme la Fusée de Stephenson a été la première locomotive à vapeur qui ait roulé pratiquement; et souhaitons que le nouveau principe, très rationnel, émis par M. J.-J. Heilmann et appliqué aux locomotives électriques, ait le même succès que celui émis par le célèbre inventeur de la locomotive à vapeur.
Différents projets de locomotives électriques. —
Presque toutes les grandes Compagnies de chemins de fer français ont étudié une locomotive électrique, mais jusqu'à présent aucune réalisation vraiment pratique n*a été tentée : c'est ainsi que la Compagnie du Nord a étudié une locomotive à accumulateurs, qui, après quelques essais, n'a pas donné les résultats attendus et a été abandonnée.
La Compagnie Paris-Lyon-Méditerranée a fait étudier par MM. Bonneau et Desroziers une locomotive alimentée également par des batteries d'accumulateurs, portées par plusieurs fourgons attelés derrière la locomotive, à la façon d'un tender.
Une locomotive d'essai fut construite et essayée, croyonsnous, mais les résultats n'ont pas été publiés.
La Compagnie Paris-Lyon-Méditerranée fait des essais de traction par rail conducteur sur Tembranchement minier de Montmartre à La Béraudière, près de Saint-Etienne.
Les essais sont satisfaisants.
La même Compagnie a en projet de faire la traction électrique de la ligne du Fayet à la frontière suisse (38 kilomètres). Le système employé sera celui du rail conducteur. Cette Compagnie fait procéder actuellement à des essais
LES LOCOMOTIVES ÉLECTRIQUES 449 't
d'accumulateurs de traction, type Fulmen, qui seraient destinés à faire de la traction à grande vitesse : il suffirait de 35 tonnes d'accumulateurs pour faire 1.200 chevaux pendant une heure.
La Compagnie de TOuest a fait les essais relatés plus haut de la locomotive J.-J. Heilmann qui a donné des résultats encourageants. De nouveaux essais sont faits actuellement avec les 2 machines dont nous avons donné la description.
La môme Compagnie fait actuellement procéder, par les soins de la Société industrielle des Moteurs électriques et à vapeur, à Tinstallation de la traction électrique sur la petite ligne de Saint-Germain-Ville à Saint-Germain-Ceinturc (1.600 mètres). Le système employé est celui du rail conducteur, placé dans Taxe de la ^oie.
Soulagement de la voie de i*oulement avec les locomotives électriques. — Puisque les locomotives électriques suppriment, par leur principe même, les mouvements perturbateurs les plus importants, il est naturel de penser que le passage des locomotives électriques sur la voie, par rapport aux autres locomotives, ne fatigue pas cette voie de la môme façon.
En effet, les mouvements de lacet étant fortement diminués dans le cas d'une rame de voitures, remorquées par une locomotive électrique, la désarticulation de la voie est diminuée dans la même proportion.
Enfin, la suppression des contrepoids aux roues motrices et la constance de l'effort sur les essieux moteurs et, par conséquent, aux jantes des roues, font que les rails ne sont plus martelés et que les dépressions, qui se produisent ordinairement aux joints des rails, seront supprimées. Cette dépression est surtout très accentuée au passage des masses de fonte qui équilibrent la roue et qui agissent à la façon d'un coup de bélier sur le rail.
Il existe bien peu d'essais pratiques sur ce sujet; nous citerons cependant ceux qui ont été faits sur les voies du chemin de fer de l'Ouest, lors des premiers essais de la locomotive électrique système J,-J. Heilmann.
TRACT. ÉLECT. 29
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Les essais ont porté principalement sur la déformation des rails dans le sens vertical. Ces essais ont démontré que, à vitesse et à charge égales, par essieu, la locomotive électrique produit des flexions plus petites que les locomotives à vapeur. De plus, on a remarqué que les voies étaient bien moins fatiguées par la locomotive électrique que par les locomotives ordinaires à vapeur. Comme nous le
Fio. 246. — Diagramme des efforts variables sur le bouton de msjiivelle, dans une loconiolive à vapeur ordinaire.
disions plus haut, ce résultat est évidemment produit par la suppression, dans la locomotive électrique, des surcharges souvent considérables dues au mouvement des masses incomplètement équilibrées. Entin, les effets latéraux de désarticulation sont très faibles : ce qui est dû certainement à la suppression des bielles et pistons en mouvement et existant dans la locomotive à vapeur.
On comprendra toute Timportance de ces effets perturbateurs, inhérents à l;i locomotive à vapeur, et supprimés dans la locomotive électrique, en examinant le diagramme
de la figure 246, qui reproduit les expériences faites à ce sujet, en Amérique, par M. J.-N. Barr. Cet ingénieur a démontré que le rapport de la force motrice à la pression sur les rails variait suffisamment pendant la durée d'un tour de roue pour déterminer sur cette roue des plats à l'endroit où la tendance au glissement est la plus grande.
Dans le diagramme, la ligne pleine représente le poids total sur le rail, et la ligne poinlillée la force essentiellement variable agissant sur le bouton de manivelle aux mêmes moments.
Rien de semblable ne peut exister dans une locomotive électrique, puisque toutes les pièces que porte Tessieu moteur sont mathématiquement équilibrées.
Résultats pratiques obtenus avec les locomotives électriques. — 11 est assez difficile de connaître les résultats exacts obtenus à l'étranger, par les locomotives électriques. Ceux que nous avons pu nous procurer ont été donnés au cours de cette étude. Ajoutons cependant que nous savons que les locomotives électriques employées sur la ligne d'embranchement de Nantasket à New- York et sur la ligne New-Haven Hartford-Railroad, ont permis d'atteindre, avec des trains légers, des vitesses de H5 kilomètres à l'heure : le succès des moteurs électriques a été complet dans ces essais. Aussi la Compagnie qui exploite ces lignes a-t-elle donné, dans son rapport à ce sujet, les conclusions suivantes:
« L'expérience a démontré que la puissance, produite par une usine centrale et transmise électriquement, peut être employée avec succès pour l'exploitation d'un chemin de fer. Les dépenses courantes pour le combustible indiquent que ce résultat peut être obtenu économiquement. La puissance ainsi transmise est susceptible d'une subdivision infinie et se prête très bien à l'utilisation pour les services fréquents.
« Le résultat commercial ne dépend que de la durée de l'agencement électrique. L'utilisation de la station centrale actuelle sera étendue, et il est probable que l'électricité sera
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adoptée, sous peu, par la Compagnie sur d'autres points de son réseau. »
Le peu de renseignements qui existe actuellement sur remploi, dans la pratique, des locomotives électriques s'explique par ce fait que ceux qui en font Texpérience tiennent à conserver pour eux les résultats obtenus et de profiter ainsi du fruit de leur travail. De plus, comme ces questions sont nouvelles et présentent de grandes difficultés pour être complètement résolues, c'est avec une extrême prudence que les Compagnies ou les constructeurs font connaître des résultats, qui seront vivement discutés et trop souvent considérés comme exagérés par les personnes intéressées à agir ainsi. Quoi qu'il en soit, nous sommes persuadés qu'un avenir prochain nous permettra de voir le triomphe définitif de la traction électrique, appliquée aux locomotives, et cela en faisant les restrictions suivantes qui seront la conclusion de ce chapitre.
Si Ton considère la traction par locomotive, on peut distinguer deux catégories d'applications:
1° La traction sur les chemins de fer à réseau très important et à trafic très variable : c'est le cas des grandes Compagnies de chemins de fer des différents pays ; 2* la traction sur de petits réseaux de faible longueur, à trafic intense et constant : c'est le cas de certaines lignes spéciales : métropolitains, chemins de fer circulaires ; traction de marchandises: triage et garage.
C'est uniquement à cette dernière catégorie d'application, croyons-nous, que la traction par locomotive électrique automobile s'appliquera et prendra un essor considérable : en effet, dans ce cas, il n'existe aucune difficulté vraiment réelle.
Au contraire, pour ce qui concerne la première catégorie d'application, nous pensons qu'il existe actuellement des difficultés qui rendent l'emploi de ces locomotives électriques presque impossible. Ce serait d'abord la transformation totale des voies et du matériel ; d'où une dépense considérable dont nous avons donné, plus haut, une idée générale, et nul doute que les Compagnies exploitantes s'y refusent. Ensuite existent des difficultés d'un autre ordre d'idées, parmi les-
quelles nous citerons une des plus importantes et qui est d'ordre militaire : la mobilisation et le transport dès convois seraient à la merci de quelques individus, bien déterminés, qui, en quelques heures, pourraient rendre impossible tout transport, en détruisant la ligne, les postes de transformation ou les stations centrales.
Nous croyons donc que pour l'exploitation de ces grandes lignes, il faut conserver à la locomotive, quel que soit son système, une indépendance absolue^ c'est-à-dire qu'elle doit porter avec elle sa force motrice, en un mot elle doit être automotrice. Ce principe condamne les locomotives électriques à prise de courant pour ce genre d'application; il met en valeur, au contraire, les locomotives électriques du genre mixte, système J.-J. Heilmann, qui participent de tous les avantages de la locomotive électrique proprement dite. La pratique peut seule dire, dans quelques dizaines d'années, si cette manière de voir était la bonne, à moins qu'un principe nouveau vienne remplacer le principe électrique actuel. Après avoir examiné la question des locomotives destinées aux grandes vitesses, il est naturel de dire quelques mots de ce qui a été tenté pour réaliser des chemins de fer à grande vitesse.
Limite de vitesse. — La question des chemins de fer à grande vitesse préoccupe depuis longtemps ceux qui se sont fait une spécialité de ces questions. Au début, on pensa que la vitesse pourrait être augmentée à volonté, pour ainsi dire. En étudiant plus à fond la question, on s'aperçoit que ces vitesses seront limitées, quoique déjà beaucoup plus grandes que celles obtenues pratiquement aujourd'hui. La vitesse limite semble être de 200 kilomètres à l'heure et, si l'on voulait dépasser cette vitesse, il faudrait arriver à construire des voies absolument spéciales^ sans aiguille, ni embranchement; et, en pratique, sauf dans quelques cas particuliers, cela est impossible à réaliser.
La vitesse limite à employer est, en effet, donnée par diverses considérations, dont les principales sont: l'adhérence, le rayon des courbes, la conservation des voies et du matériel. Si, en effet, on cherche quelle est la vitesse de sécurité qu'il ne faut pas dépasser, pour franchir des courbes de rayon donné, Ton trouve les résultats suivants :
VITESSE DE SÉCURITÉ en kilomètres à l'heure
114 kilomètres à l'heure
RAYON DES COURBES en mètres
300 mètres
Pour établir ces chiffres, on a pris la moitié du chiffre donné par la formule connue, qui représenterait la force centrifuge capable de faire passer le véhicule par-dessus le rail extérieur; on a, de plus, négligé la surélévation du rail qui vient corriger ce chiffre et s'y ajouter pour augmenter la vitesse de sécurité.
Une autre considération, qui fait bien comprendre que la vitesse de 200 kilomètres ne peut pas être dépassée, est qu'en prenant un véhicule lancé à 250 kilomètres à l'heure avec des roues de 2", 50 de diamètre, la vitesse circonférentielle est de 70 mètres à la seconde, et il serait difficile de trouver un métal, dont la résistance mécanique serait suffisante pour résister à la force centrifuge qui résulterait d'une masse lancée à cette vitesse.
Premiers projets. — L'un des premiers projets qui fut étudié pour réaliser ce problème des grandes vitesses fut conçu par M. Zipemowsky qui voulait relier Budapest & Vienne.
La distance de ces deux capitales est d'environ 250 kilomètres, et le trafic est suffisamment intense pour réclamer
uno augmentation de vitesse. D'après le projet, on aurait établi une ligne spéciale^ presque en ligne droite, à double voie normale, les deux voies étant séparées par une entrevoie de 10 mètres de largeur pour éviter les chocs d'air au croisement de deux voitures.
Les rails du type Vignole pèseraient 50 kilogrammes par mètre courant avec une hauteur de 180 millimètres; ils seraient posés sur des traverses métalliques, noyées dans une infrastructure bétonnée.
Afin de reculer la limite de sécurité, on avait adopté, pour les courbes existantes, un rayon de courbure de 3.000 mètres, et le rail extérieur était exhaussé de 148 millimètres; cela était obtenu en abaissant de la moitié le rail intérieur et en surélevant de la moitié de ce chiffre le rail extérieur.
La voiture automobile comportait 40 places assises: elle se terminait à l'avant par des formes paraboliques pour diminuer la résistance de l'air qui, à ces vitesses devient un facteur de résistance qu'il ne faut pas négliger : M. Zipernowsky l'avait évalué à 200 chevaux environ. La caisse de la voiture avait 2"", 20 de hauteur, 2", 15 de largeur et45 mètres de longueur.
Le truck qui la supportait était formé de 4 poutres, reliées par des treillis en fer, et il reposait à chaque extrémité sur un boggie, par l'intermédiaire de huit paires de ressorts : les moteurs, calés sur les essieux, étaient situés à chaque extrémité de la voiture et étaient séparés des voyageurs par des cloisons en tôle: les boggies avaient un jeu latéral de 6 millimètres; on pouvait ainsi franchir, en pleine vitesse, des courbes d'un rayon égal à 1.000 mètres.
Les roues étaient des disques pleins en acier, et le bandage était monté de façon à pouvoir être facilement remplacé ; elles étaient pourvues de deux boudins et avaient un jeu de 5 millimètres pour permettre l'allongement dû à réchauffement des essieux et prévenir tout déraillement.
La charge, par essieu, était de 7.500 kilogrammes ; le nombre de tours des moteurs était de 600 par minute, et il y avait quatre essieux moteurs.
La prise de courant se faisait par un rail central, placé sur
l'infrastructure, alimenté par du courant continu transformé produit à la tension initiale de 10.000 volls; des stations secondaires transformatrices étaient échelonnées le long de la voie : elles servaient de maison aux gardesbarrières et signalcurs.
Les voitures devaient partir toutes les dix minutes, de sorte que c'était, pour ainsi dire, un tramway à « grande vitesse.
J Ce projet très intéressant n'a pas '*. été mis en exécution, par suite de « raisons financières.
^ Les frais d'établissement auraient 5 été de 130 millions environ, y ji compris les expropriations de ter- S rains.
f Projet de la ligne New-Tork- ^ Chicago. — Dans le même ordre F ■= d'idéesqueprécédemment,!es Amé-
f. ^ ricains eurent le projet de réunir
c ■ ^ New- York à Chicago, dont la dis-
t [ tance est de 1.600 kilomètres, et
^ « cela par des (rains faisant 200 kilo-
^•. a mètres à l'heure, soit ce trajet
(.'■ franchi en huit heures. Les prin-
'; cipales données de ce projet, étudié
'. par M. Wellington Adams(^5'. 247),
t étaient les suivantes :
Distribution à S-OO") volts ; les ^' stations transformatrices étaient
échelonnées tous les SO kilomètres et fournissaient le courant à 40 kilomètres de chaque côté de leur situation.
La perte admise était de 33 pour cent.
Dans ces conditions, les dépenses prévues par kilomètre étaient les suivantes :
Prix des conducteurs, y compris les supports. . . 22.750 francs
— delastation (génératrice et transformateurs).. 9.700 —
— de la voie double, dépôt compris 170.000 —
— du matériel roulant (train de 3 voitures), calculé sur 50 trains et machines 3. 100 — -
Remarquons que cette dépense aurait été diminuée si Ton avait prévu une tension plus élevée, ce qui était plus naturel à notre sens.
La dépense totale pour les 1.600 kilomètres serait donc de :
