CHAPITRE PREMIER

Tram-ways funiculaires.

§5. — Les tramways delà première catégorie sont particulièrement en faveur aux États-Unis où ils ont reçu en peu d'années de très nombreuses applications. Mais cetexemple n'aguère été suivi en Europe où, jusqu'à présent du moins, on a paru donner la préférence aux systèmes appartenant au deuxième groupe. Les sytèmes de la première catégorie comprennent principalement :

1' Les tramways funiculaires ou à câble.

2° Les tramways électriques à conducteur le long de la voie.

Tramways funiculaires ou à câble.

§ 6, — Les tramways funiculaires ont été les premiers en date. Mais parmi eux, il y a lieu de faire soigneusement la distinction entre les lignes à câble à < mouvement alternatif » et les lignes à câble à ï mouvement continu ».

Les premières sont connues depuis assez longtemps déjà en Europe où elles ont reçu quelques applications spéciales pour l'ascension des hauteurs, alors qu'il s'agissait de racheter de fortes différences de niveau par des lignes courtes et en général rectilignes : telles sont les lignes de Lyon-Fourvières, Lyon-la Croix- Roùsse, du Vomero à Naples, etc.

Parfois quand les rampes à escalader se sont trouvées être très

considérables, l'emploi du câble a élé combiné avec celui de la crémaillère afin d'avoir un supplément de sécurité en cas de rupture du câble; telles sont les lignes bien connues du Giessbach et de Territet-Glion, en Suisse, lignes dans lesquelles l'inclinaison maximum dépasse de beaucoup le coefQcient de frottement des roues sur les rails.

Ces applications toutes spéciales rentrent plutôt dans la catégorie des plans inclinés et ne peuvent être considérées comme constituant de véritables lignes de tramways.

§ 7. — Tout autres sont les lignes établies sur la voie publique, desservies par des câbles animés d'un mouvement continu et dont les États-Unis nous offrent tant d'exemples, appliquées aussi bien à des lignes courtes et escarpées qu'à de longs parcoui's en terrain plat constituant de véritables réseaux urbains.

Ce système est caractérisé par la présence entre les deux rails, d'un câble mis en mouvement d'une manière continue par une machine motrice placée dans une station fixe; ce câble circule ordinairement dans un caniveau souterrain muni d'une rainure longitudinale, où il est guidé, en ligne droite, par des poulies verticales et en courbe par des poulies horizontales ou obliques. La connexion entre le câble et la voiture se fait au moyen d'un appareil nommé € grip » qui lâche ou serre le câble à volonté en faisant ainsi participer ou non la voiture au mouvement de translation continu de ce dernier.

Ce « grip » est tantôt fixé à la voiture même et tantôt à un truck spécial qui remorque un train d'une ou plusieurs voitures.

§ 8. — Le caniveau où circule le câble constitue une des parties les plus délicates du système. Il a reçu des dispositions variées.

Dans les premières installations à San-Francisco, il était formé de châssis en fonte, reliés aux longrines de rails par des madriers transversaux, et entre eux, à leur partie supérieure, par des poutrelles en fonte ayant la forme d'U et laissant entre elles la rainure longitudinale, parallèle aux rails dont il a été question cidessus.

Le surplus des parois du caniveau est constitué, d'abord par des madriers et ensuite par une tôle cintrée formant le fond de ce caniveau.

Une pareille disposition ne donne pas la rigidité transversale

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le kilomètre de voie. Ils sont ei chauTre svec des torons en fils d' d'être à la fois souples, résistants durée. La bonne &brication de ces elle est cependant d'un intérêt majeur.

Le poids du c&ble par mètre courant, augmentant avec la longueur des lignes, on voit que cette dernière est bien vite limitée par les poids énormes qu'il acquerrait. Il en est cependant de 10 à 12 000 m d'un seul jet pour lesquelles le câble pèse 70 à 80 1 ; mais alors le travail absorbé par son seul mouvement et par les différentes résistances passives est excessif et le rendement est très mauvais. On ne dépasse pas en général 7 à 8 000 m et c'est déjà beaucoup pour peu que la ligne présente quelques sinuosités. Par suite de la raideur des câbles, les sinuosités augmentent beaucoup les résistances passives, une courbe de 90° donnant une résistance additionnelle supérieure à celle de 300 m de ligne droite.

A l'usine le cible passe d'abord sur de grandes poulies de reovoi qui le dirigent sur la poulie motrice, puis autour de la poulie d'un tendeur destiné à racheter constamment l'allongement que prend le câble et à lui communiquer une tension fixe au dé- . part. L'adhérence à la poulie motrice est assurée par une garniture en cuir tassée au fond de la gorge et par l'effet même du tendeur.

La vitesse de translation varie entre 9 et IS ftm à l'heure suivant les règlements des villes et les services à effectuer. Cette vitesse est maintenue constante par le régulateur des moteurs à vapeur quel que soit l'effort de traction développé. Cet effort est particulièrement intense au moment du démarrage.

Quand le mécanicien veut mettre en route, il serre le grip. Le câble continue de glisser dans les mâchoires, mais le frottement qu'il exerce et dont l'intensité dépend de l'énergie du serrage, a pour effet d'entraîner la voiture. Le frottement cesse quand le véhicule a pris la même vitesse que le câble; l'expérience montre qu'il acquiert à ce moment sa valeur maxima.

Plus le serrage du ■ grip ■ est puissant et plus est rapide le démarrage de la voiture ; il peut en résulter des secousses désagréables pour les voyageurs et dangereuses pour la sécurité du câble et des machines motrices. Aussi le mécanicien doit-il apporter une grande attention et un grand soin à cette manœuvre. La durée d'un démarrage varie entre 4 et 8 secondes : dès que

pouvant servir de modèle ; la force motrice n*a pas été prévue sur des bases assez larges et il est résulté de toutes ces imperfections de grandes difficultés d'exploitation que la Société anonyme chargée de l'exploiter est arrivée à atténuer peu à peu en grande partie jusqu'à obtenir actuellement un fonctionnement à peu près normal.

" La voie a 1 m de largeur et se compose de deux rails Broca pesant 30 kg le mètre courant el deux rails en Z comprenant la rainure pesant 29,5 kg le mètre courant. Les châssis espacés tous les mètres sont scellés dans une fosse en maçonnerie où se déplace le câble.

Les voitures au nombre de douze sont très petites el très légères : elles n'ont que S m de long sur 1 ,60 m de large, pèsent 3 ( à vide el peuvent contenir chacune 20 personnes. Elles s'attellent par deux à la fois formant un petit train pouvant offrir 40 places. Deux nouvelles voitures actuellement en construction présenteront des dimensions un peu supérieures et des dispositions plus commodes : elles pourront contenir ensemble 55 voyageurs.

Le « grip » qui aété l'objet de plusieurs modifications heureuses, permet de développer un serrage de 5 000 kg.

Les voitures sont munies d'un double système de freins à corde el à patins agissant sur les roues et sur les rails de manière à obtenir un arrél rapide sur les plus fortes pentes. Le démarrage se fait avec assez de douceur, la voiture prenant en cinq ou six secondes sa vitesse de service qui est de 3 m à la seconde.

La puissance développée par les machines fixes est en moyenne de 80 à 90 cft ; mais elle atteint souvent jusqu'à 160 ch, oscillant brusquement dans des limites étendues. Des expériences ont montré que le seul frottement du câble et des poulies absorbait une puissance de 40 à 50 cb.

Le câble de 30 mm de diamètre pèse un peu plus de 13 (, Son usure est relativement très rapide ; les trois premiers câbles n'ont guère duré plus de trois à quatre mois, correspondant à 50 ou 60 OOO fem-tfains. Le quatrième câble fourni par une maison spéciale anglaise parait douner meilleure satisfaction et on espère obtenir une durée d'un an. Le prix de chaque câble dépasse 15 000 f.

' " 'ulîes, principalement dans les courbes, s'usent assez rapiet demandent des remplacements fréquents. Aussi l'ene lu voie est-il très onéreux.

leat ont été les suivants :

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lalioas flxes. . . H5 000 88 OOO

Total 1 400 000 /

MN) /■ le kilomètre.

ilomètre-train de deux voitures

os-kilom.)

isineflxe 0,180/'

c, pour force motrice. 0,272

ToTAi, 0,725 f

îtibles d'une certaine réduction fonctionnement.

aous donnons ci-après quelques ta traction à Highgate Hill et à

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Ces derniers chiffres paraissent relativement faibles ; mais il ne faut pas oublier qu'ils s'appliquent-à un traûc très intense, ce qui est uns condition d'exploitation avantageuse.

Pour des lignes courtes, rectilignes, remorquant de fortes cbarges, le rendement du système funiculaire est assez bon. Mais il s'abaisse dès que le trafic diminue ou que la ligne s'allonge. Ainsi dans l'installation de Birmingham où cependant chaque section n'a pas plus de 2 800 m, le rendement avec 20 voitures en service est de 6S 0/0 environ^ Le mouvement du câble absorbe à lui seul plus de 60 cA, alors que la puissance nécessaire pour remorquer les 20 voitures chargées n'est que de 130 ch.

A San-Francisco le rapport entre la puissance de traction appliquée aux voitures et celle développée aux machines fixes qui était d'environ 35 0/0 a monté à 50 0/0 au fur et à mesure que le trafic augmentait.

A Paris, par suite des sinuosités de la voie, le rendement est plus faible et ne dépasse pas 45 O/f).

Quant à la consommation de combustible, elle est à Birmingham de 2,1) kg de houille par kilomètre de voiture, à Highgate Hill d'environ 3 ftg' et à Paris de 3,4 kg par kilomètre-train offrant 40 places.

§ 14. — En résumé, la traction par câble est une traction de luxe qui ne peut sous aucun rapport prétendre au bon marché.

Ce système présente quelques inconvénients particuliers; il est excessivement difficile à établir dans de bonnes conditions quand le tracé est sinueux et reste sujet à beaucoup de causes d'accidents qui peuvent interrompre le service. Quand ia vitesse du câble est considérable, le démarrage est parfois assez brutal, ce qui peut occasionner des chocs et des accidents. Ils sont parfois assez dangereux dans les rues très fréquentées et sinueuses oii ils peuvent être appelés à circuler et leur manœuvre n'est pas aussi souple que celle des tramways ordinaires qui peuvent ralentir ou accélérer leur mouvement à volonté suivant les besoins du moment.

Enfin, et c'est là leur défaut capital, les frais de premier éta blissement sont énormes et doivent en faire exclure l'emploi de prime abord dans la plupart des cas où un trafic très intense et rémunérateur n'est pas assuré dès les débuts. M peut toutefois trouver son application rationnelle dans certains cas spéciaux, pour desservir des lignes peu sinueuses, de faible longueur, à grand

t il faut cependant assurer constamme n entre ces conducteurs et les récej gneusement des corps environnants.

j électrique peut occuper, par rapport

férentes. Elle peut être :

ienne, et placée alors à une forte hau

cée au niveau des rails ; iterraiue, au-dessous du plan de la v ï systèmes ont reçu leurs application lier peuvent seuls convenir aux trar installée sur une plate-forme spécial*

Ligne aérienne.

- Dana le premier tramway électriqut ison Siemens, les conducteurs étaien bes creux en laiton, munis vers le ba 3e 7 à 8 mm et pendus à des câbles menaient le courant à l'électro-mote js conducteurs au moyen de deux curs it.

éme futadopté avec quelques variante tramways électriques qui s'installère e 1881-1886, et parmi lesquelles on orl-Offenbach (1883), et surtout celle ij angue de 10.400 m.

utes ces lignes, les conducteurs sont :reux, en acier ou en cuivre, soudés Lispendus à des haubans métalliques isisler aux efforts mécaniques, et les sont supportés au moyen d'isolateui loins espacés ; parfois les haubans ont lent à la conduite du courant. Les ap ont toujours des navettes circulant da iées contre eux par des ressorts afin i tous n'insisterons pas sur ces dispos is ou moins ingénieuses adoptées p< jillages. Mais on comprend aisément e tubes, de haubans, etc., était dans

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d'un emploi peu pratique et d'un aspect peu favorable. Aussi les difficultés qui en résultaient arrêtèrent-elles l'expansion de la traction électrique dans les villes européennes.

§ 18. — Les Américains cherchèrent à réduire les dimensions apparentes des conducteurs aériens; pour cela, ils eurent l'idée de remplacer les tubes creux par de simples fils métalliques de quelques millimètres de diamètre et les navettes de prise de courant par des roulettes ou a trolleys o, ces roulettes étant disposées de manière à tendre constamment à soulever le fil.

Dans les débuts, les doubles fils conducteurs, jugés d'abord nécessaires, furent conservés, nécessitant par suite un "double trolley ; mais la complication qui en résultait amena bientôt les Américains à supprimer le deuxième fll et à établir tout simplement le retour par la terre, comme dans le cas des lignes téléphoniques et télégraphiques.

Tel est le « overhead single trolley system » employé pour la première fois à Minneapolis, en 1886, et qui, depuis, sous le patronage des Compagnies Sprague et Thomson Houston, a eu une si rapide et brillante carrière.

Les promoteurs ont eu surtout la préoccupation d'atténuer un des principaux inconvénients du système aérien en réduisant à leurplus simple expression, aupointde vue de l'aspect et du poids, les parties apparentes de la ligne de transmission électrique et ils ont atteint dans la limite du possible le but qu'ils poursuivaient.

Les fils de trolley ont généralement de 7 à 8 mm .de diamètre ; ils sont très fortement tendus de manière à n'avoir pour des portées de 30 à 30 m, qu'une flèche insignifiante de quelques centimètres au plus et à paraître ainsi presque rectilignes.

Leur mode de suspension varie beaucoup.

Parfois.quand la voie passe au milieu de la rue, ils sont suspendus au moyen d'isolateurs à des fils transversaux en acier, aussi fortement tendus que possible et fixés eux-mêmes, soit à des appliques scellées dans les murs, soit à des poteaux plantés dans le sol de chaque côté de la voie de communication.

Parfois aussi, quand les rues sont larges et que la voie longe les trottoirs, les fils de trolley sont fixés par des isolateurs à des potences simples ou même doubles quand la voie est elle-même double. Ces poteaux servent aussi à porter, au moyen d'isolateurs, tous les autres fils nécessaires au service de la ligne.

Par suite des grandes tensions des fils, ces poteaux doivent être

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chaque instant une puissance proportionnelle à la somme des puissances absorbées par chaque voiture placée dans le circuit.

Ce dernier fait se présente aussi pour les tramways funiculaires; mais avec ceux-ci, les variations sont rendues moins sensibles par la grande importance relative des résistances passives produites par le mouvement du câble, et dont la valeur est à peu près indépendante du travail utile consommé.

Avec les tramv^ays électriques il n'en est pas de même et quand le nombre de voitures en service est faible, on constate des fluctuations excessives dans la consommation d'énergie électrique.

Les diagrammes d'ampèremètres enregistreurs montrent alors qu'avec moins de huit voitures en service, et une ligiie un peu accidentée, le travail maximum peut atteindre et dépasser le double du travail moyen.

Les moteurs et les dynamos doivent donc être établis très solidement poiir résister à ces brusques soubresauts de puissance.

La distribution du courant aux voitures se fait en dérivation, .avec un potentiel à peu près constant aux bornes des électro-moteurs ; par contre le courant suit les fluctuations de la force motrice et son intensité varie d'un instant à l'autre dans des limites excessivement étendues; il n'est pas rare de le voir passer brusquement de â 180 ampères.

Aussi , pour obtenir la constance de la force éleclromotrice aux bornes des génératrices, ou de préférence aux bornes des réceptrices, on est obligé de munir les inducteurs des dynamos d'un double enroulement en série et en dérivation de manière à augmenter le champ magnétique au fur et à mesure que le débit augmente et que s'accroît en même temps la chute de potentiel dans l'induit et dans la ligne. On dit alors que les dynamos sont hypercompoundées.

La tension généralement adoptée est de 500 volts et l*on admet une perte d'environ 10 0/0 dans la ligae. En conséquence on établit les dynamos génératrices pour donner aux bornes SOO volts à vide et SSO voUs au débit maximum.

§ 22. — Pour que l'enroulement « Compound » donne de bons résultats, il faut que la vitesse de la dynamo soit maintenue absolument constante, quelle que soit la charge; par suite les moteurs doivent être munis de régulateurs de vitesse très sensibles, permettant de réprimer tout écart de vitesse supérieur à 2 ou 3 0/0.

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tout quand il est presque saturé, parce qu'alors la réaction de l'induit n'a qu'une influence négligeable.

La force éleclromotrice e — E — Ri diminue au fur et à mesure que le courant augmente; mais si la résistance intérieure du moteur est suffisamment faible, la diminution de s est faible également, par rapport à la valeur de E.

D^as ce cas la vitesse de rotation w — --3 — — -g — est presque

constante et l'allure de la voilure se conservera â peu près la même quels que soient les accidents du profil.

Par contre l'intensité du courant i = jttv augmentera propor-

tionnelleraent à la résistance du profil et sur de très fortes rampes il pourrait atteindre des valeurs excessives et incompatibles avec la sécurité du moteur à moins de donner à celui ci des dimensions et un poids hors de rapport avec le travail moyen à efl'ectuer.

Aussi n'adopte-t-on presque jamais cette disposition. On préfère avoir les moyens d'augmenter les deux facteurs H et i dont dépend l'effort statique afin de pouvoir développer une grande puissance au démarrage et sur les fortes rampes sans que le courant dans l'induit atteigne des valeurs exagérées. De plus, avec les fortes tensions employées, l'enroulement en dérivation nécessiterait sur les éleetros un fil très long, très fin et d'un bobinage délicat et coûteux.

Nous remarquerons en passant que ces considérations n'auraient pas la même valeur pour les ligues à résistance régulière comme les lignes des grands chemins de fer et que l'on pourrait alors avoir grand intérêt à conserver le champ magnétique constant, soit par une excitation en dérivation, soit par une excitation indépendante. Cette dernière disposition, en particulier, a été employée par M. Heilmaun dans sa locomotive électrique.

§ 28. — 2' Le moteur est excité en série.

Le couple G — kEi peut alors atteindre la plus grande valeur possible, ce qui assure un démarrage facile et rapide sur les plus fortes rampes.

Pour ne pas avoir de trop grandes variations dans les vitesses en marche normale et pouratténuerla réaction de l'induit, l'enroulement sur les inducteurs est détermine de manière à produire un champ magnétique très puissant et presque saturé pour l'intensité moyenne du courant. L'angle de calage des balais peut alors

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permet de faire varier dans de grandes limites la valeur du couple moteur.

Les connexions qui peuvent être établies sont les suivantes :

1" Les deux moteurs sont en série avec une résistance variable dans le circuit (c'est la position du démarrage) ;

2° L'un des moteurs est mis hors circuit ;

3" Le moteur r^té dans le circuit a son cliamp magnétique shunté ;

4" Les deux moteurs sont accouplés en parallèle ;

5° Le champ magnétique de ces deux moteurs est shunté.

Ces différentes connexions permettent d'aborder dans de bonnes conditions tous les accidents de profil et d'augmenter la vitesse en paher à volonté. Elles permettent donc de satisfaire à tous les besoins de la pratique.

Sur les longues pentes, on peut séparerlesmoteursdelaligne et les mettre en court circuit l'un sur l'autre avec une résistance intercalée. On constitue ainsi un frein électrique agissant avec beaucoup de puissance et de douceur.

En renversant le sens du courant dans l'induit ou dans les in-

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ducleurs, on peut arrêter la voiture sur la pente la plus raide et la faire repartir aussitôt en sens opposé.

Dans les moteurs, système Sprague, construits en France par la

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plutôt pour être robustes, légers, d' emploi pratique.

Leur rendement à pleine charge at tandis qu'on fait maintenant d'une m rendant 90 0/0.

Aux autres allures le rendement es

En outre ces moteurs fonctionnen bien plus défavorables que les dynar tions du courant y sont encore bien varie à chaque instant et les ralenti la cause de pertes importantes.

Pour ces différentes raisons le ren sion est toujours faible et il ne faut pas aux chiffres élevés que les intéress) Tandis que l'on peut obtenir 65 et mê sions électriques à postes fixes, des aux Etats-Unis n'ont pas donné plus ( entre le travail recueilli aux jantes d( les cylindres à vapeur ; on a souvei quand les conditions de la transmiss

Des mesures précises faites à Milai d'un rendement de 50 0/0 seulemeni dépensée à l'usine et la puissance m des moteurs électriques, ce chiffre d bien entendu, le rendement de l'er dynamo à l'usine fixe.

Une voilure de 28 places pesant moyenne 2 millions watts par kilo:

faites avec 10 voitures en service.

D'autres expériences faites par la I les moteurs de tramways qu'elle con:

de même ordre.

Les moteurs expérimentés étaient s'appliquant à des voitures de 28 à ordre de service.

Les résultats consignés dans les ta rendements et les puissances absorl dans différentes conditions de fonctic

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sont de B7 places). Il y a lieu de remarquer que ces chiffres s'appliquent à un tramway roulant sur uue voie horizontale à rails surélevés et s'arrètant à des points fixes et non pas suivant la demande des voyageurs. Dans de pareilles conditions ils peuvent paraître assez élevés.