V.'( iriccucr^CTiC

■rsi

ï.zh\^ s" tuai

tinsse :r. caiac

ccnfcacu'

Fig. 156. — Secliounemeiit du 3* rail (chemin de fer de Versailles aux Invalides).

sont isolées les unes des autres par des cales isolantes en bois de gaïac1. Des interrupteurs placés dans des boîtes en fonte et manœuvrables par pédale permettent de laisser les rails en charge ou d'isoler l'un ou l'autre des deux rails latéraux (fig. 156).

Dispositions spéciales. — Le 3e rail doit forcément présenter des solutions de continuité, soit par suile des croisements et des aiguilles, soit par suite des passages à niveau, s'il en existe sur la ligne considérée (fig. 157). De part et d'autre de ces sectionnements, on raccordera le rail par une canalisation

1 Revue générale des chemins de fer.

souterraine, qui sera constituée soit par un câble nu sur isolateurs placés dahs un caniveau, soit par un câble isolé dans un conduit -en bois goudronné ou créosote, soit par un* câble isplé. Ce ■dernier système est encore le meilleur. Le câble peut alors se placer à même le ballast. On le dénude à ses extrémités et on le

iïû*&l^ 5 w* ,-ZAfc. £5-4m

>J'lSllu£.e i- 3j*Q- •*

\ Support en ares

Fig. 157. Raccordement elecli'ique du 3e rail de part et d'autre

d'un passage ù niveau.

soude à des cosses que l'on fixe par des boulons sur le rail conducteur. Ce câble doit avoir, bien entendu, une section suffisante pour écouler la totalité du courant qui passe dans le rail conduc-

Kifr. 158. — Extrémité de 3e rail avec plan incliné en bois.

teur et Ton ne devra pas perdre de vue qu'un câble isolé ne peut supporter la môme densité de courant qu'un câble nu. L'attache du câble et des rails conducteurs doit <Hrc faite avec soin, en se préoccupant de protéger l'extrémité de la matière isolante contre les eaux de pluie ou autres.

Maréchal. — Clicm. de fer llccl. 12

Jfaldeantr drcaor'

Nous avons déjà dit que le sectionnement du rail conducteur obligeait à disposer les extrémités de ce rail suivant un plan incliné, afin d'empecher l'arrachement du frotteur de prise de courant. C'est un point très important dans la distribution et l'on évitera bien des avaries, en adoptant des plans inclinés à pente très douce, permettant au frotteur de monter sans choc sur le rail, même à grande vitesse. Sur certaines lignes, on se contente de munir le 3e rail d'un avant-bec en bois (fig. 138). Mais il paraît préférable d'abaisser le rail lui-même, opération qui doit se faire, bien entendu, à la forge et non sur place (fig. 15!)). Si l'on manque de hauteur on pourra abaisser simplement le dessus du rail, en

Fi«. la!). — Extrémité de :)• :

avec partie inclinée pour faciliter l'attaque du Trotteur.

sciant l'âme longitudinalemenl et en rabattant l'extrémité de la table de roulement do loule la haulcur de la section ainsi pratiquée.

Lorsqu'il s'agit d'un passage à niveau, il est bon de prendre certaines dispositions pour éviter que les bestiaux ayant à traver-

DISTRIBUTION DE [.ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 179 ser la voie ne viennent heurter le 3" rail. On pourra faire usage, à cet effet, de petites barrières latérales. En Amérique on se contente souvent, soit de ménager en avant des extrémités des

f-'ilf- 161. — Vue perspective Un passnge li nïvenu.

rails de petites estocades en bois, soit de disposer, dv part et d'autre du passage proprement dit, des zones de garde en briques triangulaires sur lesquelles la circulation devient, par suite, très difficile (lig. 160 et 161).

Frotteurs de prise de courant. — La prise de courant sur le troisième rail se fait par un frotteur, c'est-à-dire par une semelle en fonte ou en acier qui est suspendue sous la voiture et que celte dernière entraine avec elle (lig. 162). Un cable souple, partant de la semelle, passe sous la caisse de la voilure et se rend à l'appareil de manœuvre des moteurs. Une voiture est toujours munie d'au moins deux frotteurs, alin que le contact soit toujours assuré, môme si l'un des frotteurs ne fonctionne pas bien ou n'est plus sur le 3e rail, comme le l'ait peut se produire dans les croisements et les aiguillages.

S'il fallait s'en rapportera celte seule spécification, il semble-

rail que la construction d'un frotteur pour prise de courant ne dût pas présenter de difficulté spéciale. Mais l'expérience prouve qu'un bon frotteur est, on somme, assez difficile à réaliser, et cela parce qu'il doit satisfaire à toute une série de sujétions, dont les principales sont les suivantes :

1° Le frotleur doit avoir un certain jeu dans le sens vertical, afin de bien s'appliquer sur le rail malgré les tressaillements de la voilure et même si le troisième rail ou les rails de roulement

Fi». M*- — Frotleur pour prise de courant.

présentent des inégalités de pose. Si le frotleur était fixé à la caisse de la voilure, il faudrait tenir compte, en outre, de l'aplatissement variable des ressorts sous la charge ; mais on s'arrange pour qu'il dépende non de la caisse, mais des essieux ou dos boîtes à huile. N'empêche que, même dans cette situation, il y a lieu encore de se préoccuper de l'abaissement général de la voiture, après tournage des bandages des roues ;

2" Le poids du frotteur doit être assez considérable pour assurer un bon contact entre l'appareil et le rail, et ce, malgré les poussières et autres corps étrangers qui peuvent se déposer sur la surface du troisième rail. Ce poids sera d'autant plus considérable que le débit à écouler sera plus intense. Alors qu'un poids de 10 à 12 kilogrammes suffit pour des trains légers (de 'A à 50Ô ampères) il faut aller jusqu'à 31) kilogrammes pour des trains

lourds (1 000 à i 500 ampères). Une substance quelconque, conductrice de l'électricité, bien que pesante, ne suffirait pas, d'ailleurs, pour assurer un bon contact électrique. Il faut qu'il se produise un frottement bien caractérisé entre le frotteur et le rail. Aussi le cuivre ne conviendrait-il pas. Avec la fonte et l'acier il y a une bien meilleure adhérence et il est d'autant plus désirable de la réaliser que le 3e rail n'est pas toujours très propre. Cette particularité est à redouter sur les lignes où les trains ne circulent qu'à des intervalles assez éloignés, et aussi sur celles où la traction électrique fonctionne concurremment avec la traction à vapeur. Dans ce cas, il se dépose à la surface du 3e rail une couche humide de graisse et de charbon qui est tout à fait propice à la création d'arcs très violents entre le rail et le frotteur. De la terre ou du sable déposés sur le rail ont moins d'inconvénient, parce qu'ils ne produisent pas de vapeur aptes à favoriser la création d'un arc ;

3° Si le frotteur doit exercer par son poids une pression de 10 à 30 kilogrammes sur le rail et si, d'autre part, il doit pouvoir se déplacer verticalement il devra évidemment, là où il abandonnera le 3e rail, par exemple aux croisements et aux aiguillages, retomber au-dessous de son plan de frottement. 11 pendra sous la voiture, tout en étant à 5 ou 600 volts, car il communiquera par le câblage avec le second frotteur. S'il pend trop et qu'il rencontre une masse métallique quelconque, il provoquera un court circuit très violent, susceptible de mettre le feu à la voiture et de détraquer les appareils ou les machines servant à la production et à la distribution du courant.

Donc le frotteur ne doit pas descendre trop au-dessous du troisième rail et, comme celui-ci n'est souvent qu'à une dizaine de centimètres au-dessus des rails de roulement, il ne reste en somme, pour rabaissement possible du frotteur, qu'une marge très faible ;

4° Puisqu'on des points particuliers le frotteur doit quitter le

3e rail, il faut que, peu après, il puisse reprendre contact avec lui. Nous avons vu qu'en ces points le rail était rabattu vers le sol, de manière à former plan incliné pour le frotteur. Mais si celui-ci n'était susceptible que d'un déplacement vertical, il aborderait, à ce moment, le 3° rail par sa tranche et se briserait net. Donc il doit pouvoir se placer de lui-môme dans la direction du plan incliné, ce qui implique la possibilité d'un mouvement de bascule dans le sens de la voie ;

5° Le frotteur peut subir certains efforts latéraux, soit aux joints des rails, soit par suite des inégalités de surface dues aux usures, soit dans le cas de rapprochement fortuit des joues prolectrices, là où le 3e rail n'est pas laissé à nu. 11 convient donc, à ce point de vue, de lui donner un certain jeu dans le sens transversal ;

(î° Tout en étant suspendu aux boîtes à huile, qui, elles, sont franchement à la terre par les roues, le frotteur doit en être supérieurement isolé, afin d'éviter sinon des courts circuits francs, du moins des échauffements et peut-être même l'inflammation du câblage. Mais, d'autre part, le frotteur doit être très voisin des boîtes à huile, afin que, dans les courbes, son déplacement latéral soit réduit au minimum et qu'il ne puisse pas tomber en dehors ou en dedans du 3° rail, auquel cas il serait infailliblement brisé, quand il reviendrait à l'aplomb du rail.

Ces diverses sujétions (et il y en a d'autres) montrent bien que la question des frotteurs n'est pas une de celles qui peuvent être traitées légèrement. Les exploitants feront bien, au contraire, d'apporter toute leur attention à cette partie de l'équipement des voitures et ils s'éviteront bien des ennuis en s'ingéniant d'abord à bien analyser les difficultés spéciales que peuvent présenter, à ce point de vue, les lignes dont ils ont la charge et ensuite en combinant des frotteurs pouvant y satisfaire dune façon parfaite.

Il y a d'ailleurs, à l'heure actuelle, tant d'installations mar-

DISTRIBUTION DE L'ELECTRICITE LE LONG DES VOIES 183 chant avec des Trotteurs el un 3Q rail qu'il est permis de considérer le problème comme un de ceux que l'on pourra toujours résoudre avec un peu de clairvoyance et de pratique.

On donne au frolleur la mobilité qui lui est nécessaire en le

Fiji. 1(13. — Suspension d'un frotleur par biellcttus.

suspendant par deux ou quatre bicllettcs qui peuvent tourner d'abord autour de leurs points d'attache avec le frotteur, ensuite

Kig. I6i. — Jonction du frotleur avec les câbles allant a

autour de leurs points de suspension (fig. 162). Ces bicllettes constituent ainsi une suspension par parallélogramme articulé, permettant par conséquent l'élévation ou l'abaissement du frotteur. Quant ù l'aptitude de l'appareil à l'inclinaison, en vue de

l'accostage des plans inclinés du rail conducteur, on la réalise

en rvidant les bielleltes à leur point d'articulation supérieur.

Fig. )6j. — Vue d'un frolteur avec les câbles d'amenée du courent.

G'cst-à-diic qu'au lieu d'êlre simplement taraudées suivant un

Fig. 1(16. — Traverse de suspension du Trotteur.

cylindre concentrique à l'axe de rotation, elles ont plutôt la forme d'un ctrier, embrassant cet axe. De celte façon elles peu-

DISTRIBUTION DE L ELECT1UCITE LE LONG DES VOIES 185 vent monter ou descendre, chacune séparément, ou toutes les deux à lu fois, à la demande du trotteur, Enfin le jeu latéral, bien moins important, s'obtient en laissant un petit vide entre les biellettes et les attaches des axes de rotation.

H faut bien remarquer que le frollcur sera soumis, pendant lu marche des trains, à des mouvements el ù «les chocs très brutaux.

D'autre part, quand il quittera le rail, il agira de tout sou poids sur les axes. Il faut donc que la suspension suit très robuste, lotit en étant suffisamment mobile. Tous les boulons

susceptibles de se des- KiK. I«7. - Frolleur en porle-à-faïK.

serrer, par suite des chocs répétés de l'appareil, devront être soigneusement goupillés.

L'expérience prouve qu'une cause rapide de destruction des axes et des biellettes est constituée pur les étincelles électriques qui jaillissent entre ces deux parties de la suspension. Or, avec un trotteur simplement suspendu par des biellettes, tout le courant des voitures devrait passer par les biellettes, puis par les axes et comme, entre ces deux pièces, il existe un jeu assez considérable, qui s'augmente d'ailleurs par l'usure, il se produirait d'abord des étincelles violentes, puis ensuite de vrais arcs. Le métal sérail rapidement détruit cl l'on s'exposerait ù une chute de frotteur, ce qui est toujours un accident grave sur un chemin de fer électrique.

Fig. 168. Frotteur du Manhattan Railway.

On évitera ces inconvénients très sérieux en reliant ia semelle môme du frotteur à la voiture par un câble flexible. A cet ciTct, des prises de courant, dans lesquelles ce câble viendra se fixer, seront ménagées sur la face supérieure du frotteur (fig. 163 et 164). Ces attaches et le câble lui-môme, devront être vérifiés

très souvent, en raison des causes fréquentes de rupture, provenant des mouvements violents du frotteur.

Enfin une question tout aussi importante est celle de l'isolation même du frotteur. On la réalisera, d'une façon satisfaisante, avec un matériel à bogies (locomotive ou automotrice) en reliant les boîtes à huile par une traverse en bois paraffiné et en fixant le trotteur sur cette traverse (fig. 166).

On. pourrait également monter ce frotteur en porle-à-faux, comme le montre la figure 167, qui concerne le frotteur de la ligne de Milan à Varèse. Mais cette disposition est moins satisfaisante que la précédente. Elle s'impose cependant dans le cas du matériel non à bogies, à moins que Ton ne puisse relier les boîtes à huile par une traverse pouvant se prêter aux déviations réciproques des essieux dans les courbes. En tout cas, le montage direct des frot leurs sur les boîtes à huile doit être évité, l'expérience montrant qu'il est alors très difficile de maintenir un isolement convenable entre la boîte à huile et le frotteur.

Le frotteur que représente la figure 168 est celui de l'Elevated de New-York. Le patin est suspendu, de chaque côté, par une seule bielle. Enfin on voit, figure 169, un frotteur étudié par la General Electric Company pour 3e rail, avec protection hori-

DISTRIBUTION DE L'ELECTRICITE LE LONG DES VOIES 187 zontale. Ce frottcur est lui-même protégé par une semelle en bois, prenant appui sur la traverse do support, reliant les Itoîtes à huile des bogies.

Le frotteur du métropolitain électrique de Berlin (fig. 170) pré-

Hh. 1C9. — Frotteur pour »

sente une disposition spéciale permettant, quand les trains entrent dans un tunnel, d'envoyer le courant dans le circuit d'éclairage

des voitures. A cet effet le frotteur est suspendu à deux grandes bielles qui facilitent son relèvement dans le sens vertical ; dans les tunnels, ce relèvement se produit naturellement par suite d'une surélévation du rail et à ce moment un contact pivotant, soulevé par le frotteur, vient appuyer sur un autre contact relié au circuit d'éclairage.

Distribution à 3 et à 5 fila. — Si la distribution se fait a 3 lils

et qu'il s'agisse d'une ligne à double voie, le 3° rail sera par exemple à + 500 volts pour Tune des voies et pour l'autre voie à — SOO volls. Il y aura donc deux 3es rails, à des potentiels différents. Entre chacun des 3e8 rails et les rails de roulement, la différence de potentiel sera toujours de 500 volts; mais, entre l'un et l'autre rail électrique elle atteindra L 000 volts.

Dans ces conditions, il sera indispensable de bien isoler les 3CS rails l'un par rapport à l'autre et d'éviter qu'ils ne puissent se toucher (croisements, aiguilles, etc....). De même on devra, dans les croisements et les aiguillages, prendre des précautions pour que la jonction des 3e" rails ne puisse se faire par les trotteurs des voitures.

Ces diverses sujétions donnent beaucoup moins d'intérêt au système, malgré ses avantages évidents au point de vue des pertes de charge.

Au moment de la construction du Central London, la question s'est posée de savoir si, en raison de la grande consommation de la ligne, il n'était pas avantageux de recourir à une distribution à 3 fils. Il a finalement été reconnu qu'il était préférable de prévoir une distribution par courants triphasés et commutatrices.

Cependant on trouve à Londres môme une application très intéressante du système à 3 fils. C'est celle du City and South London. A la vérité elle est combinée avec une alimentation générale à 5 fils et, pour cette raison, nous en parlerons avec plus de détail, quand il s'agira de l'alimentation des lignes de distribution. Mais les 3e* rails présentent bien, comme dans la distribution usuelle à 3 fils, une différence de potentiel de 500 volts entre eux et les rails de roulement, ce qui permet l'emploi d'isolateurs d'un type usuel.

S'il s'agissait d'une ligne à simple voie la distribution à 3 fils comporterait soit des sections successives à -f- 500 volts et à

— 500 volts, soit deux 3CS rails l'un à + 500 volts, l'autre à

— 500 volts, de part et d'autre de la voie. Dans le premier cas on

retomberait sur la distribution avec 3P rail unique, mais il serait nécessaire de répartir les trains de telle façon que la charge des sections à potentiel différent soit à peu près la môme. Dansje second, les voitures devraient ôtre munies de deux frotteurs et de deux moteurs, l'un à + 500 volts, l'autre à 500 volts. L'emploi de deux 3eB rails constituerait une dépense appréciable et une complication sérieuse; +w, +5oo» +5oo„ 5oor> j00r> 1000r> mais la répartition de Jf %

lacharge se ferait alors, ! j

entre les fils, d'une façon parfaite.

Sauf ce qui a été dit plus haut du City and ~~ South London, il n'existe pas actuellement de chemin de 1er utilisant une distribution à 5 iils. Mais on pourrait appliquer le système, dans des cas spéciaux, par exemple, pour une ligne à quatre voies, en adoptant une distribution analogue à celle que représente la figure 171 et dans laquelle, pour simplifier, nous avons supposé que les conducteurs étaient aériens. Pour chaque voie la différence de potentiel entre les balais des moteurs ne serait que de 500 volts, bien que la distribution se fasse en réalité à 2 000 volts.

Rails

Fitf. 471. — Distribution à 5 fils.

Distribution de l'électricité par conducteurs aériens. Courants continus. — La distribution du courant électrique par conducteurs aériens est évidemment plus simple et plus commode que par un 3e rail. Aussi devra-t-elle être employée, de préférence au 3e rail, pour toutes les lignes dont les conditions d'exploitation se rapprocheront de celles d'un tramway.

On fera usage, dans ce cas, de fils de cuivre que Ton soutiendra tous les 30 à 40 mètres par des fils transversaux ou par des poteaux-consoles.

Le fil do cuivre employé couramment sur les lignes de tramway a un diamètre de 0,2 mm., correspondant h une section de (>(i,2 mm*. Si, par suite du débit à écouler, cette section est un peu faible, on pourra adopter un échantillon un peu plus fort *0,"> mm., ou mieux un fil en forme de huit, qui se prête bien,

d'autre part, par son évidement, à raccrochage et dont la section atteint facilement iOO mm*.

Les fils aériens sont pris dans des supports isolés (fig. 172)

munis d'oreilles sur lesquelles tirent à droite et à gauche des liis tendeurs en acier. Ces lils sont eux-mêmes fixés aux poteaux de rive par des crochets isolants ou des boules isolantes (fig. 173), en sorte que (aligne est doublement isolée. Si donc un isolateur de suspension venait à brûler ou à se. briser, la ligne aérienne ne serait pas pour cela à la terre. Il faut d'ailleurs remarquer,

DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 191 dans le cas où il est fait usage de poteaux en bois — et ceux-ci

Fig. 174. — Suspension par double console.

sont très admissibles sur des lignes de chemins de fer à plate-forme indépendante et pour lesquelles la question décorative n'existe plus — que les poteaux eux-mêmes augmentent l'isolement de la ligne. Aussi peut-on, avec une ligne aérienne, assurer la distribution avec une régularité et une sûreté à peu près absolues on limitera d'autre part, tout défaut fortuit par l'installation d'mterrupteurs de section établis, par exemple, tous les kilomètres et à l'aide de parafondres (voir page 297) on empêchera la propagation, par la ligne, des décharges atmosphériques.

Sur les réseaux de tramwavs les conducteurs aériens sont le plus souvent supportés par des poteaux-consoles, placés sur le» trottoirs, système qui a la préférence des municipalités, parce qu'il supprime les fils transversaux dont l'aspect est toujours assez cho-

quant. De telles considérations n'existent plus pour un chemin de fer. Mais il n'en résulte pas que l'on devra éliminer complètement l'emploi des poteaux-consoles. On peut, au contraire, réaliser une suspension très économique à l'aide de poteaux à double console, placés dans l'axe de la ligne, entre les deux voies {fig. 174) . Pour des lignes à simple voie, la suspension par console simple (fig. !~3) peut être également avantageuse, surtout si, comme dans la

Fig. Wi. — Suspension par simple ri insole.

figure 176, on se sert des poteaux pour le support des feeders. Il est d'ailleurs à remarquer que la suppression des fils tendeurs n'est pas seulement une question d'aspect, pour la ligne. En cas de déraillement de la perche du trolley, ceux-ci peuvent recevoir des chocs violents, susceptibles de les rompre et d'amener une chute du (il conducteur.

On recommande, quand îl est l'ait usage d'une suspension par console, de monter l'isolateur de suspension non sur la console môme (fig. 177 et 178), mais sur un petit til tendeur, prenant appui en deux points de la console (fig. 179). O fil tendeur sera

DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 103 muni de deux crochets isolants et l'on obtiendra une suspension aussi élastique et aussi sûre qu'avec des fils transversaux. Avec des isolateurs montés directement sur la console, il se produirait un choc assez fort à chaque passage du trolley.

La prise de courant se fera très simplement par un trolley (fig. 180 et 181} ou par un archet (fig. 182).

Le trolley, roulant sur le fil, l'use peu et s'use peu lui-même.

Mais il nécessite des supports spéciaux, pour les conducteurs aériens, aux croisements et aux aiguillages.

Fig. 17«. — Suspens

mple console.

Fig. 171. — Collier de fixation sur console (vue parallèlement au filj.

Avec l'archet les croisements et aiguillages ne nécessitent pas

H.ntcKn.. — cbsin. ii3 fer i bct.

autre chose qu'un raccordement, fil à fil, des conducteurs aériens alimentant les deux voies, se croisant ou se réunissant. Mais, comme au frottement de roulement on subtitue un frottement de glissement, l'usure des surfaces sera plus rapide. On cherche

alors à obtenir que ce soit le fil de l'archet qui s'use et non le conducteur aérien. On adopte, à cet effet, un fil d'archet en métal plus mou que le cuivre. En général, on prend de l'aluminium et, au lieu d'un fil, on se sert d'une véritable tige que Ton creuse en forme de gouttière (fig. 183). On remplit cette rainure d une graisse très consistante, afin d'adoucir encore le frottement. Parfois on se contente d'un fil de cuivre, entouré d'une gaine de métal plus mou (fig. 184). Dans l'archet, la tige de prise de courant a facilement une

Fig. 178. — Collier de fixation sur console (vue perpendiculairement au fil).

Fig. 179. — Suspension élastique à double isolement sur console.

longueur de 1,50 m. Par conséquent le conducteur aérien n'a pas besoin d'être placé exactement au-dessus de Taxe des voies. L'emploi de l'archet permettra donc, dans les courbes, de monter les conducteurs aériens, non suivant des courbes, identiques, mais suivant des polygones inscrits ou circonscrits, à côtés très

DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 103 allongés. Il en résultera une diminution notable du nombre des poteaux.

Toutefois, pour un chemin de fer, cet avantage sera moins

Fig. 180. — Trolley.

sensible que pour un tramway, parce que, dans ce dernier cas, les courbes sont beaucoup plus raides.

A défaut de l'archet, on pourra, pour un tracé un peu sinueux, employer le trolley latéral {fig. 185 et 18fi). Mais cet appareil conviendrait mieux pour un chemin de fer à caractère mixte, par exemple un chemin de fer d'intérêt local, qui aurait ensuite à pénétrer dans une ville par une voie de Fig. 181. — T6te

tramway. de Trolley.

Le trolley ou l'archet ont l'inconvénient de ne prendre contact avec les conducteurs aériens que par des surfaces très restreintes. Cet inconvénient, peu grave pour un tramway qui ne demande pour ses démarrages et sa marche normale qu'une intensité de

courant peu considérable, devient très sensible quand il s'agit d'alimenter un chemin de fer1.

Fig. 182. — Archet.

On a donc cherché à combiner des appareils de prise de courant s'appliquant sur les conducteurs aériens suivant des surfaces

plus étendues. Dans cette catégorie rentrent les trolleys à navettes et les trolleys à spatule (fig. 187). Mais ces deux systèmes ont d'autres inconvénients et, en fait, quand, par suite de l'intensité à débiter (au delà de 250 à 300 ampères), on ne peut employer ni trolley, ni archet, il faut recourir au troisième rail. Mention doit être faite, cependant, du système employé à

Fig. 483. — Gouttière en aluminium pour archet.

Fig. 184. — Fil avec gaine en métal mou pour archet.

1 Même si l'on prend deux trolleys, ce qui est d'ailleurs une complication non négligeable.

DISTRIBUTION DE L'ELECTRICITE LE LONG DES VOIES 18T Baltimore. Depuis plusieurs années la C" du Baltimore-Oliio

emploie, pour remorquer ses trains de marchandises dans un tunnel de 2200 mètres établi sous la ville de Baltimore, des locomotives électriques de 87 tonnes. Ces locomotives doivent pouvoir remorquer un train de l 700 tonnes, en sorte que l'intensité du courant, au démarrage, atteint parfois 3000 ampères. On ne pouvait évidemment songer, pour recueillir un courant pareil, àl'emploi du trolley et de conducteurs aériens analogues à ceux d'un tramway. Comme à l'époque où la trac-

Fis. 187. - Trolley à spatule.

tion électrique a été installée on n'était pas très familiarise avec l'emploi du troisième rail et que, d'autre part, la voie ne devait pas être trop encombrée, la traction à vapeur subsistant pour les trains de marchandises, on se décida à adopter un conducteur aérien à grosse section.

Ce sont deux fers en Z, pesant ensemble 45 kilogrammes par mètre courant, et placés en regard

DISTRIBUTION DE L'ELECTHICITE LE LONG DES VOIES 199 l'un de l'autre. Ils forment ainsi, par leurs deux branches inférieures, une sorte de canal ouvert suivant une fente longitudinale et dans lequel circule une navette, reliée par un cadre articulé à la locomotive (lîg. 188).

On conçoit que la suspension de conducteurs pesant 45 kilogrammes au mètre courant doive se faire beaucoup moins facile*

ment que celle d'un fil de cuivre qui ne pèse que 1 à 800 grammes. On a réalisé cette suspension de la façon suivante. Dans la voûte du tunnel, tous les 4,50 m. et symétriquement par rapport à l'axe on a scellé deux isolateurs coniques en porcelaine, auxquelles on a suspendu une traverse métallique formée de deux fers U, réunis par des cales (lig. 18'.)). Sur les mêmes fers U s'appuient deux isolateurs en porcelaine, munis de tiges descendantes qui se dédoublent, formant un gros crochet qui vient prendre les fers en Z parleur aile supérieure. On dispose donc ainsi d'un double

isolement, dont le résultat est de limiter les pertes de courant

dans le tunnel, malgré l'humidité et malgré la vapeur produite

Fig. 190. — Conducteurs aériens eu dehors du tunnel.

par les trains à voyageurs pour lesquels la traction n'a pas été modifiée, à un maximum de 5 ampères. 11 est à remarquer que les

DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES &» conducteurs aériens sont désaxés par rapport aux voies ; mais le cadre articulé que soutient la navette peut se déplacer dans tous les sens.

Hors du tunnel, le procédé qui vient d'être décrit pour la suspension des conducteurs ne peut plus être employé.

On a eu recours, en raison du poids à supporter, à de vraies charpentes métalliques constituées par des poutres a Ireillis. établies

Fig. 19i. — Locoui de la voie, tous les 45 mètres (fig. 190) et desquelles partent deux

cibles analogues à des câbles de pont suspendu. C'est sur ces câbles que les isolateurs, qui sont munis d'une tige de longueur variable, viennent prendre appui (fig. 191). Ces isolateurs sont

pris dans un collier auquel sont suspendues, par deux liges en 1er, des traverses métalliques soutenant les isolateurs. L'espacement des Isolateurs est de 4,50 m. La prise de courant se fait, comme dans le souterain, par une navette (lig. 192).

En certains points il a fallu reporter la suspension tout à fait

sur le côté des voies. Mais, grâce aux articulations du trolley, la prise de courant se fait, môme dans ce cas spécial, sans aucune difficulté (fig. 193).

Il n'empêche que toutes ces dispositions sont extrêmement compliquées et coûteuses. L'installation serait à refaire que, certainement, on substituerait à la traction par conducteurs aériens la traction par troisième rail *.

Distribution à 3 et à 5 fils. — Nous avons déjà indiqué le principe môme de telles distributions. L'emploi de conducteurs aériens n'est pas un obstacle à l'application du système ; toutefois la distribution à 5 fils n'a qu'un intérêt purement théorique, ù moins qu'on ne là conçoive comme celle dont il a été fait mention, à propos du City and South London.

Le chemin de fer de Grenoble à Chapareillan nous donne un exemple intéressant d'une distribution à 3 fils. La ligne étant à simple voie, deux conducteurs l'un à + 500 volts et l'autre à — 500 volts courent le long de la ligne. Les voitures sont munies de 2 moteurs (un pour chaque conducteur) et de deux trolleys. Les rails constituent le 3e fil, c'est-à-dire le fil neutre.

Les conducteurs aériens étant à des potentiels différents doivent être isolés l'un par rapport à l'autre dans les croisements et les aiguillages. Il suffit de les interrompre en ces points spéciaux, ce qui prive de courant l'un des moteurs. Mais pendant cet instant très court, l'autre moteur est en charge et suffit pour assurer le mouvement des trains. Ces croisements et ces aiguillages isolés

* Le président du Baltiniore-Ohio est lui-même de cet avis et il en a fait la déclaration fort nette aux ingénieurs que la O d'Orléans a envoyé en Amérique, pour y étudier les divers systèmes de traction électrique en usage. Cette mission composée de MM. Solacroup, Sabouret, Valton, de Fréminville. Hiberty, a émis à propos des conducteurs aériens de Baltimore les considérations suivantes : « Le conducteur supérieur est fort coûteux d'installation ; il est déjà d'un entretien assez onéreux et le deviendra bien plus encore quand il commencera à s'user. La transmission par troisième rail a l'avantage de donner de moindres dépenses d'établissement. D'autre part un conducteur en rails est plus facile à entretenir, et la prise (Je courant par l'appareil frotteur de la locomotive est plus régulière *.

20i LES CHEMINS DE FER ELECTRIQUES

sont évidemment une petite complication ; mais l'inconvénient

Fig. 194. — Ligne de Grenoble à Chapareillan. Distribution à trois Gis.

Fig. 1U5. — Ligne de Grenoble à ChapareillaD. Aiguillage, est moindre avec une ligne aérienne que dans le cas du 3e rail.

Nous verrons plus loin que Ton peut assurer des distributions avec des courants triphasés, 3 000 volts, comportant, par conséquent, 2 fils présentant une telle différence de potentiel. On peut donc considérer, comme relativement simple, une distribution à 3 fils pour laquelle les différences de polenliel ne dépassent pas 2 fois 500 volts, c'est-à-dire 1 000 volts. Les figures 194 et 195 montrent les dispositions qui ont élé adoptées sur la ligne de Chapareillan, notamment pour un aiguillage. De part et d'autre des sections isolées, la jonction des conducteurs se fait par des fils de cuivre formant fer à cheval.

Courants alternatifs monophasés ou triphasés. — Supposons qu'il s'agisse d'abord d'une distribution à basse tension et courant alternatif simple. Dans ce cas, au point de vue du matériel à employer, la ligne pourra être considérée comme une ligne à basse tension et à courant continu.

Mais il faut remarquer que, jusqu'à ce moment, on n'a pas employé pratiquement les courants monophasés à basse tension pour la traction des chemins de fer, les moteurs à courants allernatifs monophasés ne demeurant pas généralement sous charge.

Les seules applications de la basse tension qui aient été faites l'ont été avec des courants triphasés, exigeant par suite, pour leur distribution, trois conducteurs isolés les uns des autres. En prenant les rails pour l'un d'eux, il ne reste plus à monter audessus des voies que deux conducteurs et l'on retombe dans le cas d'une distribution à trois fils avec voie unique. Les croisements et les aiguillages devront être isolés.

Gourants triphasés à basse tension. (Thoune à Burgdorf). — Une distribution de cette nature a élé adoptée pour la ligne de Thoune à Burgdorf (Suisse). La ligne, qui est à voie normale et à gabarit normal, a une longueur de 40 kilomètres. L'emploi de l'électricité s'est trouvé grandement facilité, dans ce cas spécial,

par son bas prix de revient, la compagnie exploitante ayant pu passer avec une société locale (la société Motor) un contrat pour la fourniture du courant nécessaire à la ligne, à raison de 6 centimes le kilowatt-heure, ce prix pouvant même, pour une consommation importante, s'abaisser à 5 centimes. Mais, comme la société Motor ne fournissait que du courant triphasé à haute tension (16 000 volts) on eut à déterminer si ce courant ne devait pas être transformé en courant continu par des commutatrices, ou s'il n'était pas préférable d'abaisser seulement sa tension par des transformateurs statiques. MM. Brownet Boveri, qui venaient d'installer avec succès le tramway à courants triphasés de Lugano, obi inrent que cette dernière solution fut adoptée, faisant remarquer :

i° Que les moteurs à courants triphasés pouvaient démarrer aussi bien que des moteurs à courants continus et que le réglage de la vitesse était tout aussi facile, n'exigeant que l'insertion de résistances sur le circuit d'alimentation ;

2° Que des moteurs à courants triphasés offraient môme, dans le cas actuel, une facilité de conduite appréciable, permetlant, malgré les grandes variations du profil en long, de réaliser une vitesse constante, aussi bien dans les pentes que dans les rampes ;

3° Que pour une ligne d'importance somme toute médiocre et pour laquelle il y avait un intérêt de premier ordre à réduire les frais d'exploitation, la transformation par transformateurs statiques (qui peuvent ôlre laissés à peu près sans surveillance), était plus économique que la transformation par commutatrices, laquelle eut exigé, le long de la ligne, toute une série de petites usines de tranformation.

Il est vrai que la distribution par courants triphasés exigeait deux conducteurs ; mais l'exemple de Lugano prouvait que l'on pouvait installer cette double distribution sans difficulté et que, d'autre part, la prise de courant, quoique plus compliquée que dans le cas du courant continu, se faisait encore d'une façon suffisamment simple par l'emploi d'un double trolley ou d'un double archet.

Pour se rapprochei* le plus possible de la distribution de Lugano on avait d'abord admis une tension de distribution de 500 volls (entre les conducteurs et les rails). Mais, afin de pouvoir augmenter le tonnage etla vitesse des trains, on adopta définitivement une tension de 750 volts, tension qui, bien que dépassant notablement celles admises jusque-là pour la distribution des courants alternatifs, fut autorisée par le gouvernement fédéral.

En laissant de côté, provisoirement, tout ce qui touche le transmute agngwc

m 1 - 2.JQ. -*U- - -AfiU -

Fig. 196. — Chemin de fer à courants triphasés de Thoune à Burgdorf. Suspension des conducteurs aériens : en alignement droit et dans les courbes.

port de force et la transformation de courant on voit donc, finalement, que le chemin de fer de Thoune à Burgdorf réalise une très importante application de l'utilisation directe du courant triphasé à une tension que Ton peut encore ranger parmi les basses tensions.

La double ligne aérienne est constituée par 2 fils de cuivre de 8 millimètres de diamètre, tendus au-dessus des voies à une hauteur variant de 5,20 m. à 4,85 m. La flèche maxima n'est donc que de 0,35 m. La suspension se fait par fils transversaux en acier, de 6 millimètres de diamètre, reliés par des tendeurs à des poteaux en bois espacés dans le sens transversal de 6 mètres et dans le sens longitudinal de 35 mètres. Les conducteurs élec-

(riqucE sont suspendus aux fils transversaux par des isolateurs.

Fig. 197. — Conducteurs aérieni dans une gare.

comme dans le cas d'une ligne à courant continu {fig. 196) Un

isolement supplémentaire est obtenu sur les fils transversaux

DISTMBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 509 eux-mêmes, par des crochets isolants, placés de part et d'autre des isolateurs de suspension. Pour empêcher le déversement des isolateurs dans les courbes, on a réuni le sommet de ceux-ci aux fils tendeurs par un fil supplémentaire, en acier, isolé à ses deux points d'attache.

Dans les gares on a réalisé une suspension intéressante (fig. 191) en soutenant les fils conducteurs par un câble auxiliaire en acier, qui va d'un bord à l'autre de la voie et qui a permis d'éviter l'emploi de poteaux intermédiaires.

Dans les tunnels et sur les viaducs (fig. 198) les fils transversaux sont simplement fixés & des crochets scellés dans la maçonnerie de la voûte, dans le cas du tunnel, ou fixés aux poutres de l'ouvrage, dans le cas des viaducs.

La prise de courant se fait par quatre archets, savoir : deux à l'avant (de la locomotive ou de l'automotrice) et deux à l'arrière (fier. 199 et 199 i>is). Ces der- Fi«- ,98- - Chemin de fer à

x ° ' courants triphasés de Thon-

mers servent pour le passage des aiguil- do a Burgdorf. Prise de les, comme il sera expliqué plus loin. IZm,Z)"""' '""""

A l'avant et à l'arrière, les archets sont montés sur le même arbre perpendiculaire à la voie et sont isolés l'un par rapport à l'autre, puisque les conducteurs sur lesquels ils doivent frotter sont de polarité différente. Il sont constitués par un cadre rectangulaire en tubes d'acier, raidi par des diagonales en fil d'acier. La partie frottante est en laiton; elle a une section triangulaire, avec arêtes légèrement aplaties. Un dispositif permet de mettre successivement chacune des faces du tube en contact avec le conducteur '. La pression du tube sur le con-

' Ces tubes de contact peuvent parcourir environ i 000 kilomètres, avant d'être remplacés.

Fig. 200. — Aiguillage Diipusitii

usés de Thoune il lturgdorr.

vue générale).

ducteur est obtenue à l'aide d'un ressort en spirale enroulé sur la base del'archct. Ce ressort agit aussi bien pour la marche avant, que pour la marche arrière. Quand on change le sens de la marche, l'archet, qui se trouve normalement incliné' vers l'arrière, se relève et passe de lui-même de l'autre côté, pour prendre une position symétrique de celle qu'il avait pour la marche avant. C'est là un

DISTRIBUTION DE L'ÉLECTRICITÉ LE LONG DES VOIES 211 avantage sérieux en faveur de l'archet. Avec un trolley il faudrait, dans un cas analogue, faire effectuer à la main, à cet appareil, une rotation de 180 degrés.

Grâce aux archets d'avant et d'arrière, on a pu simplifier notablement la disposition des aiguillages. En ces points il suffit de remplacer les conducteurs intérieurs, sur une certaine longueur,

Fig. 201. — Chemin de fer de Tlmunc à Burpdorf. V.ie d'un Aiguillage.

par deux conducteurs isolés, sans courant, par exemple entre les poteaux A,B d'une part etC,Dd'autre part (fig. 200). Siladistance «ntre AB et CD est inférieure ou au plus égale à celle d'écarlement des archets dans le sens longitudinal et si, d'autre part, la^ largeur mn est telle que les archets puissent frotter en m et en n, deux conditions auxquelles il est facile de satisfaire, on aura toujours un archet en contact avec deux conducteurs ; l'autre ne

touchera qu'à l'un d'eux et par conséquent pendant quelques moments il y aura deux archets sur Tune des phases, un troisième sur l'autre phase et le quatrième sur un fil neutre isolé, mais qui prendra alors le potentiel de la deuxième phase. L'alimentation électrique sera donc parfaitement assurée.

L'expérience a prouvé que le passage de tels aiguillages se faisait sans étincelles sensibles et avec sécurité.

Bien entendu les fils tendeurs accrochés, dans le prolongement des fils neutres, aux poteaux E et F, devront être fixés à une hauteur telle qu'ils passent au-dessus des conducteurs électriques qu'ils ont à croiser pour atteindre ces poteaux (fig. 201).

Courants alternatifs simples à haute tension. — Les distributions de courant alternatif à haute tension sont jusqu'ici très peu nombreuses, mais elles paraissent avoir devant elles un avenir des plus brillants. Nous verrons plus loin qu'un chemin de fer à courants triphasés à haute tension (3 000 volts) est en plein fonctionnement sur les bords du lac de Côme (Italie). L'emploi d'un tel système, de préférence aux courants monophasés, s'est trouvé légitimé par les multiples qualités, au point de vue de la traction, des moteurs à courants triphasés. Mais la distribution doit comporter au moins deux fils à des potentiels très différents, ce qui peut être une cause d'encombrement et complique, en tout cas, assez notablement, les croisements et les aiguillages.

Il est clair qu'une distribution par courants monophasés, laquelle n'exigerait qu'un fil de distribution, serait beaucoup plus simple. Aussi est-il bien compréhensible que, dans ces dernières années, les efforts des constructeurs et des inventeurs se soient portés, d'une façon spéciale, sur l'adaptation de cette catégorie de courants à la traction.

a) Système Œrlikon. — Un premier système, proposé par les ateliers d'OErlikon, utilise bien une distribution à 15000 volts.

Mais le courant est transformé dans l'automotrice ou la locomotive en courant continu à 700 volts et, sous cette forme, il agit sur des moteurs-série absolument identiques à ceux qui servent dans le cas d'une distribution directe à courants continus. Le convertisseur de courant alternatif en courant continu consiste en un moteur à courant alternatif 15 000 volts, actionnant une génératrice à courants continus. En agissant sur l'excitation de cette génératrice on peut faire varier dans de grandes limites le voltage du courant produit, ce qui permet d'agir sur les moteurs à courant continu du train, sans rhéostats. C'est un avantage précieux, étant donné que, dans la traction par courant continu, le réglage de la vitesse se fait toujours par pertes rhéostatiques. Elles sont ici complètement supprimées et compensent la perte d'énergie occasionnée par le convertisseur.

Le courant alternatif h 1 500 volts est distribué par un fil de 8 millimètres de diamètre placé sur le côté de la voie et que soutiennent par-dessous des isolateurs. Avec une telle disposition les procédés ordinaires de prise de courant (trolley ou archet) que nous avons étudiés jusqu'ici ne peuvent convenir. Aussi a-t-on combiné une prise spéciale de courant par « verge de contact ». C'est une tige métallique située dans un plan perpendiculaire aux voies et par conséquent au fil de distribution et qui peut tourner autour d'un axe parallèle aux voies. Elle est courbe, sa convexité étant tournée vers le fil. Dans ces conditions elle peut s'appuyer constamment sur le fil, bien que la hauteur de celui-ci au-dessus du sol varie, en raison de la flèche qu'il prend entre deux isolateurs consécutifs de suspension ou par suite de son passage dans un tunnel.

Afin de diminuer les pertes dues à l'induction dans le circuit de retour (rails) on a adopté une fréquence très basse (16 périodes), Malgré cela la résistance de la voie se trouve encore triplée ; mais l'adoption d'une très haute tension, qui a pour conséquence un faible ampérage, compense largement cette augmentation de

résistance1. En supposant une ligne de 120 kilomètres de longueur avec usine à 16 000 volts'au milieu et deux trains de 250 tonnes en marche sur chaque section de 20 kilomètres, soit 12 trains pour la ligne entière, on a calculé que les pertes seraient les suivantes 2 :