TUÉ

sur

France .

Angleterre

Belgique

M. Guillebot de Nerville aborde successivement, dans son rapport, tout ce qui concerne la voie, les signaux, le matériel roulant, les freins et X exploitation.

Voie. — Toutes les Compagnies, dit le rapporteur, font delà voie l'objet de leurs soins les plus constants, et l'on substitue partout les rails d'acier aux anciens rails de fer. Les Compagnies d'Orléans et du Midi emploient toujours le rail à double champignon, lequel paraît donner une voie fort stable. La Compagnie d'Orléans a en ce moment 1/5 de la totalité de ses voies en acier, celle du Midi n'en avait encore que 120 kilomètres en août 1880. Les quatre autres Compagnies ont adopté, en principe, le rail Vignole, qui a l'avantage de rendre la voie plus douce, et d'exclure l'emploi du coussinet et du coin. La Compagnie Paris-Lyon-Méditerranée n'a sur tout son réseau que 1,500 kilomètres de rails de fer; c'est la seule qui emploie exclusivement la voie Vignole. Le Nord, l'Est et l'Ouest ont conservé plusieurs centaines de kilomètres de rails à double champignon. La substitution du rail d'acier au rail de fer suit toujours sa marche ascendante. Sur le réseau de l'État enfin, on remplace le rail Vignole par le rail en acier à double champignon.

Les aiguilles prises en pointe et les passages à niveau sont les parties de la voie qui nécessitent le plus de précautions contre les accidents. La Commission a longuement examiné ce point. Elle a étudié les différents systèmes Viguier, Saxley, Lartigue, et elle a arrêté que les aiguilles qui par leur position peuvent être abordées en pointe par des trains à grande vitesse, doivent être maintenues très exactement fermées, quel que soit le système qui assure ce résultat.

Les passages à niveau offrent de grands dangers pour la sécurité publique; aussi sont-ils soumis à une réglementation très sévère ; néanmoins ils ont occasionné de terribles accidents. Beaucoup d'inventeurs ont proposé l'emploi d'appareils avertisseurs automatiques, mis en mouvement au passage des trains, par des pédales, situées à 1,200 ou 1,500 mètres avant le passage à niveau. Aucun n'a paru recommandable h la Commission. Le moins imparfait était la pédale d'annonce de M. Lartigue; mais, après de nombreuses expériences faites par la Compagnie du Nord, son fonctionnement a été reconnu incertain. Actuellement, les appareils employés sont ceux de MM. Regnault (Ouest), Jousselin (P.-L.-M.), Siemens (Nord), qui offrent de nombreux avantages sur tous ceux présentés à la Commission. Aussi celle-ci se fait-elle un devoir de proposer au ministre d'en recommander l'emploi.

Signaux. — La sécurité de l'exploitation des chemins de fer repose surtout sur l'observation des signaux. Leur fonctionnement actuel est

généralement satisfaisant , et sur quelques lignes on s'applique encore à le perfectionner. Outre les signaux à couleur rouge, blanche, verte, etc., on emploie des signaux détonants, la nuit particulièrement, ainsi qu'en temps de brouillard.

Un grand nombre d'inventeurs ont cherché à rendre manifeste aux agents d'un train la présence sur la voie d'un autre train déjà engagé, soit dans le même sens, soit surtout en sens contraire, à l'aide de signaux automatiques mis en jeu par des transmissions mécaniques. Mais ils offrent de grandes difficultés en pratique, car il est certain qu'aucun ne saurait supporter un seul jour le mouvement des trains sur une ligne à trafic un peu élevé et à circulation rapide.

D'autres inventeurs, également très nombreux, se sont appliqués à chercher le moyen d'établir une communication télégraphique permanente des trains en marche, soit entre eux, soit avec les stations. M. de Baillehache, ancien inspecteur de chemin de fer, a étudié un mode de communication télégraphique qui, soumis à l'essai, en 1878, sur une ligne de Grenelle au Champ de Mars, n'a pas donné de résultats satisfaisants. Bien que l'expérience eût lieu dans des conditions assez défavorables, il a été reconnu très gênant et même dangereux, pour le service de l'entretien de la voie. Du reste, tous les instruments de ce genre soumis à la Commission étaient trop compliqués et trop délicats pour donner de bons résultats pratiques.

La disposition générale de ces signaux, et la précision des mouvements auxquels est assujettie leur manœuvre, pourraient, jusqu'à un certain point, suffire à donner les garanties requises de sécurité; mais il faut compter avec les négligences, les oublis, les distractions. Aussi n'obtiendra-t-on le degré de sécurité indispensable que par l'emploi appareils d'enclanchement et de conjugaison, à l'aide desquels la manœuvre des aiguilles et des signaux optiques devient solidaire. Toutes les compagnies ont adopté, depuis longtemps déjà, ces systèmes de conjugaisons d'aiguilles et de signaux. La Compagnie de l'Ouest, à laquelle revient l'honneur d'avoir installé la première le principe si fécond de l'enclanchement, et la Compagnie du Midi, emploient exclusivement le verrou Viguier pour l'enclanchement des aiguilles et des signaux de toutes leurs bifurcations. Les autres Compagnies emploient surtout l'appareil Saxley, qui a donné jusqu'ici de bons résultats. Aussi la Commission, persuadée que l'emploi des appareils d'enclanchement peut seul donner toute la sécurité désirable, est-elle d'avis qu'il y a lieu d'appliquer ces appareils (sans désigner aucun système) à toutes les bifurcations et à tous les groupes d'aiguilles intéressant la sécurité de la circulation sur les voies principales.

Matériel roulant. — Le soin apporté à la construction et à l'entretien du matériel roulant, est une des bases les plus essentielles de sécurité.

Toutes les Compagnies ont complètement abandonné, dans la construction des chaudières de locomotives, l'emploi de la tôle d'acier, qui ne donnait pas assez de sécurité. On emploie généralement des tôles de fer, de premier choix. Les accidents de chaudières, ont, d'ailleurs, presque complètement disparu. Les Compagnies remplacent le fer par l'acier, dans certaines pièces du matériel roulant, telles que bandages de roues, essieux, etc., dont les ruptures en marche peuvent entraîner des accidents graves. Les attelages sont renforcés. Dans le réseau de Lyon, les crochets de tenders peuvent supporter une traction de 25,000 kilogrammes; enfin, la plupart des pièces et des parties du nouveau matériel roulant, offrent une solidité des plus précieuses contre les chances d'accidents.

La Commission, afin de mettre un. empêchement aux crimes de toute sorte qui peuvent se commettre dans les compartiments des différentes classes, s'est occupée des communications à établir entre les voyageurs et les agents des trains. Elle a émis l'avis que les Compagnies adoptassent toutes le mode de communication électrique qui fonctionne déjà sur les réseaux du Nord et de Lyon, avec une régularité très satisfaisante. Elle a également pensé qu'il serait très utile de prendre des mesures pour que la circulation le long des trains, par les marchepieds, soit toujours possible. Enfin elle croit qu'il serait très profitable d'établir des communications partielles avec les compartiments d'une même voilure, au moyen de petites ouvertures fermées par des glaces.

La Commission ne s'est point occupée de communications à établir entre les voyageurs et le chef du train, au moyen du téléphone. Cet instrument, qui a pris aujourd'hui dans toutes les branches de l'industrie une place si importante, sera probablement très facile à installer, et permettra aux voyageurs de tous les compartiments d'être en relation continuelle et directe avec le chef de train.

On évite toute chance de collision au moyen d'un intervalle de temps qu'on s'attache à maintenir entre les trains. En effet, aucun train, ou machine, ne doit partir d'une station ou la dépasser, avant qu'il se soit écoulé, depuis le départ ou le passage du train précédent, un intervalle de 5 ou de 10 minutes, suivant les cas. Mais ce système a le défaut de laisser une trop large place aux négligences des agents. Aussi nos Compagnies ont-elles adopté, totalement ou en partie, le système de cantonnement des trains dit block system, des Anglais, qui substitue la distance au temps, pour assurer l'intervalle entre deux trains. Cette méthode consiste à diviser

LES VOIES FERRÉES EN EUROPE 36o

la ligne en sections, ou cantons (blocks), de longueur convenable, et à ne jamais permettre que deux trains se trouvent simultanément dans une de ces sections, aucun train ne devant pénétrer dans une section que lorsque celui qui le précède en est sorti. C'est ce que l'on appelle le block System absolu, tel qu'il est généralement pratiqué en Angleterre et en Belgique; mais, pour faciliter la circulation et pour éviter de réduire la capacité du trafic des lignes, on emploie généralement en France un système mixte, le système permissif, qui permet au mécanicien, au lieu de s'arrêter à l'entrée d'une section bloquée, de dépasser le signal d'arrêt avec prudence, une fois qu'il s'est rendu maître de sa vitesse, et de s'avancer avec précaution jusqu'au premier signal d'arrêt qu'il trouve sur la voie.

Le chemin de fer Paris-Lyon-Méditerranée et celui d'Orléans appliquent seuls le block si/stem absolu. Les appareils, employés pour réaliser ce système de cantonnement, sont: soit les électro-sémaphores Laiiigue-Tesse et Prud'homme, soit l'appareil Tyer, surtout usité en Angleterre, soit enfin l'appareil Regnault.

Après avoir bien examiné la question, la Commission est d'avis qu'il faut recommander aux Compagnies l'application du block system absolu.

Freins. — La question des freins se lie à celle des vitesses; c'est une de celles qui intéressent le plus la sécurité de l'exploitation. Outre l'appareil de marche à contre-vapeur, le frein à vis et à sabots, dont sont munies presque toutes nos locomotives, les diverses Compagnies françaises emploient des freins très puissants, capables de produire l'enrayage simultané, et, pour ainsidire. instantané, de tous les véhicules du train, de façon à obtenir l'arrêt le plus rapide et le plus court. La commission n'examine pas en détail, dans son rapport, les divers caractères qui différencient ces freins ; elle se borne à les nommer. La Compagnie de l'Ouest a adopté le frein Westinghouse (à air comprimé), celle du Nord, le frein Smith (à vide); Paris-Lyon-Méditerranée essaye concurremment les deux; la Compagnie de l'Est étudie, perfectionne et applique le frein électrique Achard, le véritable frein français; la Compagnie d'Orléans essaye le frein Smith, et développe l'application du frein Héberlin ; enfin celle du Midi commence un essai en grand du frein Westinghouse.

En résumé, la Commission est d'avis d'inviter les Compagnies à munir de freins continus tous les trains de voyageurs dont la vitesse normale, de pleine marche, atteint 60 kilomètres à l'heure, en y ajoutant, bien entendu, l'usage constant de la contre-vapeur.

Exploitation. — Le rapport se termine par l'examen de l'exploitation des lignesà voie unique.

Cette exploitation comprend 12,790 kilomètres, et elle est destinée à

prendre un bien plus grand développement quand les lignes projetées seront construites. Toutes les Compagnies, sauf celles du Nord et de Lyon, font reposer la sécurité de cette exploitation sur une réglementation sévère, sans recourir à d'autres appareils que ceux de la télégraphie ordinaire.

L'exploitation à voie unique se fait de deux façons : ou il faut toujours demander l'état de la voie avant le départ de n'importe quel train, comme cela se fait sur le réseau de l'État, ou bien il faut se servir d'un tableau, nommé « Tableau diurne », où sont inscrits, dans leur ordre de succession, tous les trains annoncés qui doivent traverser une station pendant toute une journée, ce qui est en usage dans les cinq grandes Compagnies.

Comme moyens de sécurité auxiliaire, il faut citer tous les appareils, légèrement modifiés, servant à établir le cantonnement des trains sur les lignes à double voie, et surtout les cloches électriques, qui, adoptées par le chemin de fer du Nord, sur la totalité de son réseau à voie unique(l ,291 kilomètres), et par la Compagnie Paris-Lyon-Méditerranée sur une longueur de 924 kilomètres, ontdonnéles résultats les plus satisfaisants. Les cloches électriques ont déjà prévenu un grand nombre d'accidents; aussi la Commission se fait-elle un devoir de signaler au ministre l'emploi de ces cloches, qui lui paraît le moyen le plus pratiquement utile pour augmenter la sécurité de l'exploitation des chemins de fer à voie unique.

Tel est le résumé du rapport de M. GuillebotdeNerville, document d'un grand prix, car, en quelques pages, chaque question a son historique, et les phases qu'elle a traversées y sont indiquées clairement.

A la suite de cet important rapport, le Ministre des travaux publics adressa, le 20 septembre 1880, aux administrateurs des chemins de fer français, une circulaire sur les moyens de sûreté à adopter pour l'exploitation des lignes à voie double et à voie unique. Le Ministre, dans cette circulaire, après avoir rappelé les travaux de la Commission d'enquête, et fait ressortir toute l'utilité des vœux émis dans le rapport de celte Commission, que nous venons d'analyser, invitait les Compagnies :

1° A appliquer l'emploi d'appareils avertisseurs ou protecteurs aux passages à niveau, en ayant égard à leur fréquentation et à leur situation;

2° A appliquer progressivement les appareils d'enclanchement et de conjugaison des signaux optiques et des aiguilles (sans désignation d'aucun système particulier) à toutes les bifurcations et à tous les groupes d'aiguilles intéressant la sécurité de la circulation sur les voies principales ;

3° A exécuter, dans toute son étendue, la prescription de l'article 23 de l'ordonnance de 1846, concernant la sécurité des voyageurs, et à prendre

des mesures permettant à ceux-ci de faire appel aux agents du train ;

4° A appliquer le block System sur toutes les sections de lignes où le trafic atteint un mouvement de cinq trains à l'heure, dans le même sens, à certaines heures de la journée ;

5° A faire l'application du système de cantonnement à certains points particuliers de leurs réseaux, tels que les points de ramification ou de rebroussement des lignes ;

6° A appliquer également le block System absolu comme offrant plus de garanties de sécurité, en laissant à leur initiative le choix du système de cantonnement, ainsi que celui des appareils destinés à en effectuer la réalisation ;

7" A munir de freins continus tous les trains de voyageurs dont la vitesse normale, de pleine marche, atteint 60 kilomètres à l'heure, en y ajoutant l'usage constant de la contre-vapeur ;

8° Enfin, sur les sections à voie unique, ayant plus de six trains réguliers, dans chaque sens, en vingt-quatre heures, à appliquer progressivement, soit des cloches électriques, soit le block System à signaux extérieurs.

Ces invitations, adressées parle Ministre des travaux publics aux administrateurs des chemins de fer français, n'étaient que les conclusions du rapport de M. Guillebot de Nerville, dont nous avons fait connaître la substance à nos lecteurs.

C'est par l'application des principes posés dans la circulaire du Ministre des travaux publics aux administrateurs des chemins de fer français, que les moyens nouveaux d'assurer la sécurité sur nos lignes ferrées furent mis à exécution, à partir de l'année 1880, jusqu'au moment présent. Ces nouveaux moyens de sécurité concernent plus particulièrement les freins, les signaux et l'aiguillage. Nous allons donc étudier spécialement:

1° Les nouveaux freins continus qui assurent une sécurité complète à la circulation des trains, à savoir, les freins à air comprimé et à vide ;

2° Le nouvel ensemble de signaux visuels mécaniques et électriques ;

3° Les appareils assurant le fonctionnement et le contrôle du mécanisme de l'aiguillage, en reliant le sens des aiguilles à celui des signaux optiques, et les rendant solidaire les uns des autres.

Freins continus. — Pour comprendre le mécanisme des freins continus, c'est-à-dire du frein à air comprimé, comme celui du frein à vide, qui agit par un effet physique analogue, il faut se reporter au frein ordinaire des rouesdes wagons, qui est d'ailleurs à peu près le même que celui des véhicules ordinaires, et que l'on nomme les freins à vis et à sabot. Ce n'est, en définitive, qu'une pièce de bois que l'on pousse mécaniquement contre la

roue, et qui l'empêche de tourner, qui l'enraye, selon le mot consacré.

Chacun peut voir, sur un wagon de chemin de fer, par quelles dispositions mécaniques on pousse le sabot contre la roue, ou plutôt simultanément deux sabots contre deux roues, pour les enrayer. La figure 155représente ce mécanisme.

Le sabot F et le sabot F' sont poussés simultanément contre les roues des wagons, par la tige C, qui reçoit elle-même son mouvement de la tige à

FlO 155. — FREIN ORDINAIRE DES WAGONS DE CHEMIN DE FER, A VIS ET A SABOT

vis, H, grâce au renvoi articulé G. Le mouvement contraire, c'est-à-dire la rotation de la tige à vis dans un sens opposé, écarte les sabots des roues, et desserre le frein.

Nous disons que les deux sabots F, F' sont poussés simultanément contre les roues des Avagons. C'est à ce double mouvement qu'est affecté le levier A, lequel, comme on le voit sur la figure, est doublement articulé. En même temps que la tige E pousse le sabot F contre la roue R, par suite des deux articulations mobiles que porte ce levier A, le sabot F' est poussé contre la roue R'.

C'est donc la tige H, qui par deux renvois de mouvement, produit la poussée du double frein à friction. Mais qui fait tourner cette tige H? C'est

un employé du train, le garde- frein, posté sur le haut d'un fourgon. A un signal donné, ou quand il faut s'arrêter à une station, le garde-frein serre ou desserre le frein. Pour cela, il lui suffit de tourner la manivelle qui commande la tige H. Dans un convoi comprenant plusieurs voitures, le mécanicien lance un coup de sifflet à vapeur, pour donner aux gardes-frein le signal d'arrêt ou de départ.

Mais, nous n'avons pas besoin de le dire, siffler aux freins, et mettre en action les freins à sabot de chaque véhicule, demande du temps, une minute ou deux; et si le train est animé d'une grande vitesse, il parcourt plus d'un kilomètre (1200 mètres) avant de pouvoir s'arrêter. Dans un danger pressant, lorsqu'il s'agit d'arrêter le train devant un obstacle, ou en présence d'un second train arrivant en sens contraire, sur la même voie, ces 1 200 mètres parcourus, ces deux minutes perdues, suffisent pour engendrer une calastrophe. Comment abréger ce temps? Comment arrêter le train, d'une manière, pour ainsi dire, instantanée?

Ce problème a paru longtemps insoluble. On faisait remarquer qu'arrêter subitement un train animé d'une vitesse de marche de 60 kilomètres à l'heure, qui est la vitesse d'un train express en France, ce serait le briser sur place en miettes. « Un rocher tombé en travers sur la voie, écrivait « M. Jacqmin, assurerait l'arrêt instantané, mais au prix de la destruction « complète du train. » Et un ingénieur des mines, M. Gentil, calculait que le choc occasionné par l'arrêt instantané d'un convoi, équivaudrait à la chute de ce dernier de la hauteur d'un quatrième étage.

En dépit de ces évaluations aussi pessimistes que savantes, les inventeurs se sont appliqués à produire l'arrêt presque instantané, et ils y sont parvenus en provoquant le fonctionnement subit de chaque frein, dans toute la série des wagons et voitures qui forment un convoi. L'arrêt du mouvement étant produit simultanément sur un grand nombre de points d'un même train, n'a plus les inconvénients que l'on redoutait. Seulement, disons-le bien, l'effet mécanique ayant pour résultat de produire l'arrêt, n'est point, à proprement parler, instantané, mais bien gradué et progressif, quoique s'exerçant dans un temps très court.

Comment est-on parvenu à arrêter ainsi chaque wagon, ou voiture, par l'effet d'un frein agissant rapidement, mais graduellement ? L'emploi de ce que l'on appelle la contre-vapeur, avait déjà résolu le problème, mais en partie seulement.

On appelle agir à contre-vapeur renverser la distribution de la vapeur dans les cylindres, de manière que les roues tendent à marcher dans le sens opposé à leur mouvement actuel. Dès lors, la force vive du train qui empê-

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chail son arrêt subit, est transformée, absorbée, pour produire un travail égal, mais d'une direction opposée, et le danger d'un arrêt trop brusque est écarté.

Mais l'emploi de la contre-vapeur s'accompagne de certaines difficultés pratiques. Le levier de changement de marche, qui est très long et très lourd, n'est pas facile à manœuvrer, quand il s'agit d'un train considérable et animé d'un mouvement très rapide. En outre, les gaz résultant de la combustion du charbon, s'introduisant dans les cylindres à vapeur, les échauffent beaucoup, et peuvent les détériorer.

En dépit de ces difficultés, la contre-vapeur, sous la direction de M. Le Châtelier, a eu longtemps une grande vogue, sur les voies ferrées françaises. On a vu, sur la ligne de Paris-Lyon-Méditerranée, 1400 locomotives pourvues du mécanisme de la contre-vapeur; sur celui du Nord, 200 locomotives ; 80 au chemin de fer du Nord ; 85 à la compagnie du Midi, et 128 à celui de l'Est.

Cependant la contre-vapeur appliquée à produire l'arrêt subit du train, a dû céder la place au système des freins continus. C'est sous ce titre que l'on désigne les freins à air comprimé et à vide, auxquels nous arrivons maintenant, ainsi que le frein électrique.

Nous décrirons avec quelques détails le frein à air comprimé et le frein à vide, parce qu'ils représentent la plus grande amélioration apportée, de nos jours, au matériel roulant des voies ferrées, et que c'est leur généralisation sur les lignes européennes qui assure l'entière sécurité des voyages en chemins de fer, en permettant au conducteur ou au mécanicien d'arrêter subitement le train, à la rencontre d'un obstacle.

Les freins à vide et à air comprimé, grâce aux perfectionnements qu'on leur a apportés, dans ces dernières années, sont d'un effet tellement sûr que, destinés, à l'origine, à servir seulement dans le cas d'accidents imprévus pendant la route, ils sont devenus le moyen ordinaire d'arrêter et de laisser repartir le train, dans les conditions habituelles du service quotidien.

Frein Westinghouse, ou à air comprimé. — Vair comprimé, cette force si dédaignée au milieu de notre siècle, et qui est devenue, de nos jours, un si puissant et si commode auxiliaire des travaux les plus divers de l'industrie mécanique, depuis le percement des grands tunnels, jusqu'à la distribution de l'heure sur les cadrans, à l'intérieur des villes, est l'agent auquel a eu recours l'inventeur du frein instantané continu, l'américain Westinghouse. C'est l'air comprimé qui pousse, au même instant, tous les sabots contre les roues des véhicules d'un même train.

Voici les dispositions essentielles du frein Westinghouse.

LES VOIES FEIiRÉES EN' EUROPE

Sur la locomotive est installée une petite pompe à vapeur, qui comprime de l'air à 5 atmosphères, dans un réservoir placé au-dessous du tender. De ce réservoir part un tuyau, qui va distribuer l'air comprimé dans de petites conduites métalliques, situées, elles-mêmes, au-dessous du châssis de chaque voiture. Des jointures en caoutchouc relient les tuyaux fixes d'une voiture à l'autre. Quand le mécanicien veut arrêter le train, il ouvre un robinet, qui envoie l'air comprimé dans les tuyaux dont chaque voiture est munie. Alors, le piston d'un cylindre, en rapport avec ces tuyaux, est fortement poussé en avant, et le sabot du piston avec lequel ce piston est en contact, se trouvant, à son tour, poussé contre la roue, arrête son mouvement et enraye.

Une variante de cette disposition mécanique a remplacé celle que nous venons de décrire. 11 n'y a pas de réservoir d'air comprimé sous le tender. La pompe de compression envoie directement l'air comprimé dans de petits réservoirs placés sous chaque voiture. Quand il veut arrêter le train, le mécanicien lâche dans l'atmosphère, en tournant un robinet, l'air comprimé qui remplit les petits réservoirs des voitures. Aussitôt, un organe assez compliqué, que l'on nomme la triple valve, est mis en action, et l'air comprimé de chaque réservoir pousse un piston, lequel, dans son mouvement, presse le sabot contre la roue de chaque voiture.

Dans cette disposition particulière, si une des jointures de caoutchouc qui relient les voitures l'une à l'autre, vient à se rompre, l'air comprimé s'échappant dans l'atmosphère, les pistons des petits réservoirs des voitures agissent, et les sabots des freins sont mis en mouvement, ce qui arrête le train, et prévient tout accident.

Le frein à air comprimé est donc automatique, selon le terme consacré; ce qui veut dire que, si un accident arrive au mécanisme du frein, tel que rupture d'attelage, perte d'air comprimé, les freins entrent en action, et, par le fâit même de cet accident, le train s'arrête.

Après l'exposé du principe général du frein Westinghonse continu, nous représenterons par des dessins les détails du mécanisme. Nous décrirons seulement, bien entendu, le dernier système, celui qui est seul en usage aujourd'hui, et qui consiste à placer sous chaque voiture un petit réservoir d'air comprimé. Ce dernier mérite le nom A' automatique puisque, de luimême, il détermine l'arrêt du train, si un accident quelconque a rompu les jointures de caoutchouc qui rattachent entre elles les voitures, ou si une perte d'air comprimé s'est produite sur un point quelconque de la canalisation.

Dans le frein Wcstinghousc, la pression de l'air comprimé règne en

permanence, et il faut rejeter au dehors cet air comprimé, pour que les freins agissent. Le conducteur du train placé dans le fourgon met les trains en action, en tournant simplement un robinet;' et même, si on le voulait, on pourrait donner aux voyageurs le moyen de faire eux-mêmes agir les freins. Pour desserrer les freins, le mécanicien n'a qu'à remplir de nouveau d'air comprimé les tuyaux, en tournant un autre robinet. La pression se rétablit dans la canalisation, et le sabot de friction abandonne la roue.

La figure 156 représente le frein Westinghouse appliqué à un wagon, et la figure 157 le dessous du même wagon, montrant la disposition des différents organes du frein automatique.

A E, est la conduite générale de l'air comprimé ; G, le petit réservoir placé sous la voiture; H, le cylindre contenant de l'air comprimé, et parcouru par un piston, qui vient actionner le sabot à friction et le pousser contre la roue ; F, est l'organe appelé triple valve, qui sert à diriger l'air comprimé dans les différents petits conduits, comme nous le décrirons tout à l'heure. E' est les joint de deux véhicules consécutifs, ce le tube en caoutchouc opérant cette jonction. On voit dans la même figure le robinet D, que manœuvre le garde-frein, et au moyen duquel celui-ci peut faire agir les freins, d est le manomètre qui indique la pression de l'air à l'intérieur de la canalisation.

Quand on admet l'air du réservoir principal, G, fixé sous le wagon, dans le tuyau de conduite générale, A E, cet air pénètre, à travers la triple valve, F, et remplit le petit réservoir, H, à une pression égale à celle de la conduite ellemême. Tant que la pression de la conduite générale égale celle des petits réservoirs, les passages qui font communiquer les triples valves avec les cylindres à freins, H, restent fermés, et, en même temps, les cylindres sont mis encommunication avec l'atmosphère: par suite les freins sont desserrés. Quand, au contraire, la pression dans la conduite générale est brusquement réduite, de façon à être inférieure à la pression dans les réservoirs, les triples valves changent de position, et établissent la communication entre lesdits réservoirs et les cylindres à freins : par suite les freins sont serrés.

Les robinets interrupteurs, h', situés entre les triples valves et la conduite générale, permettent, si cela est nécessaire, de supprimer l'action des freins sur une voiture quelconque, sans entraver leur action sur les autres voitures. Des robinetsinterrupteurs, e',e', sont placés'surla conduite générale, aux extrémités de chaque véhicule, de façon à fermer la conduite à l'arrière du train, et à empêcher le serrage des freins quand on désaccouple les boyaux.

Les tuyaux de la conduite générale sont reliés d'une voiture à l'autre au moyen de boyaux, ee, flexibles, de 26 millimètres de diamètre intérieur. Un des bouts de ces boyaux porte un raccord qui le relie à la conduite générale ; l'autre

bout porte une pièce d'accouplement en fonte malléable, munie d'une ouverture latérale et d'un anneau en caoutchouc formant garniture.

Quand on réunit deux accouplements, la pression intérieure de l'air sert, en même temps, à rendre le joint étanche et à maintenir solidement l'un contre l'autre les deux accouplements.

Si deux accouplements viennent à être séparés, par suite d'une rupture d'attelage, par exemple, les freins se serreront automatiquement, mais aucune avarie ne se produira aux accouplements eux-mêmes.

Comme l'appareil de compression de l'air est un élément fondamental de l'ensemble du frein que nous décrivons, il est important de mettre sous les yeux du lecteur les dispositions mécaniques à l'aide desquelles l'air est comprimé dans les petits réservoirs des voitures.

La compression s'effectue sur la locomotive même, au moyen d'une pompe actionnée par la vapeur empruntée à la chaudière.

La figure 158 représente l'appareil de compression de l'air installé sur une locomotive, ainsi que la distribution de l'air comprimé aux conduites l'amenant aux petits réservoirs placés sous chaque voiture.

Une machine à vapeur en miniature, de la force d'un demi- cheval-vapeur environ, A, et une petite pompe aspirante et foulante, B, à clapets, constituent l'appareil compresseur. La pompe aspirante et foulante comprime de l'air dans un réservoir principal, G, de 300 litres environ de capacité, installé sous le tablier, près de la première roue ; elle donne de 20 à 60 coups de piston par kilomètre parcouru. Un manomètre, D, indique la pression de l'air dans la conduite générale des freins. Un modérateur a règle l'arrivée de la vapeur, ainsi que la vitesse de la petite machine à vapeur, et, par suite, la pression de l'air dans la conduite générale. Le tuyau a' a2 conduit la vapeur d'échappement à la boîte à fumée, G, de la locomotive.

Il existe aujourd'hui plus de 50,000 freins Westinghouse fonctionnant sur les chemins de fer des deux mondes.

Le frein Westinghouse est d'origine américaine ; mais il a été importé en Angleterre, et c'est là qu'il a reçu ses plus heureux perfectionnements.

C'est en 1875 que ce bel appareil fut soumis, en France, à des épreuves attentives. Il fut établi que l'on pouvait déjà arrêter un convoi à la distance de 180 mètres. Ces expériences furent continuées en Angleterre, sur différents railways, et l'efficacité de ce frein fut parfaitement établie.

C'est la Compagnie de l'Ouest qui, à la suite d'un accident très grave survenu sur une de ses lignes, adopta la première, en France, ce système

d'arrêt instantané. Aujourd'hui, plus de 300 locomotives et plus de 2000 wagons en sont pourvus. En 1880 la Compagnie du chemin de fer de Paris- Lyon-Méditerranée l'a établi sur son réseau presque tout entier.

L'avantage de ce système est qu'il n'y a, pour le mécanicien, aucune complication. Il n'a qu'à placer, suivant les besoins, la poignée de manœuvre du robinet sur l'un des trois crans correspondants au serrage, au desserrage et à Imposition naturelle de marche, et l'effet voulu se produit instantanément. La sûreté de l'appareil est telle que, depuis qu'il est en usage sur la ligne de l'Ouest, il n'y a pas d'exemple qu'il n'ait pas fonctionné.

L'arrêt se produit régulièrement et doucement, en cent mètres de marche pour les trains omnibus, en deux cents mètres pour les trains express. En cas d'accident et avec arrêt brusque, ces distances sont réduites de moitié. Les voyageurs sont alors un peu bousculés, mais aucune blessure n'est à craindre et de grands malheurs sont évités.

Frein à vide. — L'effet mécanique produit par l'air comprimé peut, inversement, être déterminé par l'action du vide. Si l'on fait le vide à l'intérieur d'une capacité à parois ondulées, et que la partie mobile de cette capacité porte un levier qui soit attaché au sabot du frein d'une voiture, lorsque le vide sera fait à l'intérieur de cet espace, sous le poids de la pression atmosphérique extérieure, la paroi mobile s'aplatira, et, tirant le levier attaché à cette paroi, produira la poussée du sabot contre la roue.

La première idée de ce curieux système appartient à deux ingénieurs français, MM. Martin et du Tremblay, mais c'est un ingénieur américain, M. Smith, qui la rendit pratique. M. Smith donna à la capacité à parois mobiles dans laquelle on fait le vide, la forme d'un sac à parois élastiques et repliées plusieurs fois sur elles-mêmes, à la manière d'un accordéon.

La figure 159 qui représente la première boîte à vide qui ait servi à arrêter un train de chemin de fer, ou la boîte Smith, met, en même temps, sous les yeux du lecteur, la transmission de l'action motrice aux leviers chargés de transmettre cette action aux sabots du frein.

Dans l'espèce & accordéon ou de soufflet, représenté par la figure 113, ABCD, représentent les parois de cuir où l'on fait le vide. B est la partie fixe, celle qui est attachée au fond de la boite, G la partie mobile qui est liée par son milieu, à un levier coudé LE et à la conduite générale d'air comprimé. H est un contre-poids destiné à donner de la stabilité au levier coudé LE. Lorsque le vide est opéré dans celte boîte, le soufflet s'aplatit et le fond, C, tire, par l'intermédiaire du levier articulé, LE, le sabot du frein. Quand on laisse rentrer l'air, la pression ordinaire est rétablie, le fond mobile reprend sa place et le sabot s'écarte de la roue.

Le soufflet de cuir dont se servait l'Américain Smith était assez vile mis hors de service ; le cuir n'étant pas protégé contre l'action de l'air. Un ingénieur aux chemins de fers autrichiens, M. Hardy, remplaça cet organe par une boîte en fonte contenant un sac de cuir, rendu plus résistant par l'adjonction à sa partie inférieure d'un plateau métallique, destiné à le renforcer.

La figure 160 représente le sac à vide de Hardy. A l'intérieur delà caisse en fonte, AB, A'B' est le sac en cuir, DD', avec la plaque métallique qui lui donne plus de résistance ; C est la conduite principale dans laquelle le vide se fait parce qu'elle est en communication avec le sac à vide. A la partie inférieure de la plaque métallique renforçante, s'attache le levier

FlG. 159. — LA PREMIÈRE BOITE A VIDE, OU boîte de Simth

vertical F, qui, par un renvoi de mouvement, va pousser le sabot du frein contre la roue.

Par une disposition récente et très ingénieuse on a rendu le mouvement du sac à vide plus régulier tout en assurant sa plus longue conservation. Cette amélioration consiste en ce que les cylindres contenant le sac à vide de Hardy, soient remplacés par d'autres qui contiennent un anneau roulant en caoutchouc, le long duquel s'opèrent le déplacement du sac en haut et bas par la variation de la pression. L'anneau roulant, en caoutchouc, constitue un joint parfait, et ne produit qu'un faible frottement. Ainsi modifié, le sac à vide dure plus longtemps, coûte moins cher et peut être rapidement remplacé à l'intérieur du cylindre.

L'appareil au moyen duquel on produit le vide est la partie la plus remar-

iii. 48

quableet la plus originale du frein que nous décrivons. Le vide est opéré par le simple effet du passage d'un courant de vapeur autour de l'ouverture extérieure d'un conduit plein d'air. Le tuyau soufflant des locomotives, ou Yinjecteur Giffard, peuvent donner une idée de ce curieux organe, que l'inventeur a désigné sous le nom d'éjecteur, pour rappeler qu'il ressemble à

Fig. 160. — le sac A vide, on boite de Hardy

Yinjecteur Giffard, à cela près qu'il s'agit d'opérer un vide partiel dans un tuyau, et non d'aspirer de l'eau.

La figure 161 représente Yéjecteur du frein avide. Sur la coupe que nous donnons, il y a deux éjecteurs accolés, parce qu'il s'agit d'opérer le vide dans duex canalisations différentes, mais l'inspection d'un seul de ces dessins en fera comprendre le mécanisme.

AC,est le tube qui amène le courant de vapeur emprunté à la chaudière de

la locomotive. Ce tube, AG, est placé lui-même au milieu du grand tuyau B, qui est plein d*air. Le simple passage du courant de vapeur du tube AC dans le grand tuyau B, produit, dans l'espace annulaire qui les sépare un vide partiel, et, par suite, un même vide dans le sac à vide et la conduite générale qui sont en libre communication avec le tuyau B.

tlQ. 161 — liJECTEUR (double) ou organe producteur du vide dans la conduite générale du frein a vide.

Comment expliquer ce curieux phénomène? Les explications varient. Pour nous, il nous semble qu'il doit y avoir condensation partielle de la vapeur dans le tuyau B et, par suite, appel et vide partiel dans la conduite qui est en communication avec ce tuyau.

Quoiqu'il en soit de l'explication théorique, on voit que cet organe remarquable produit le vide par le moyen le plus simple et le plus pratique que l'on puisse désirer.

Nous disons le vide. Il faudrait, pour être exact, dire une simple diminution de la pression normale de l'air. Ge n'est pas, en effet, le vide réel qui existe dans la conduite générale du frein Smith-Hardy, mais seulement de l'air raréfié à 2/3 d'atmosphère, ce qui suffît à produire l'effort mécanique désiré.

Les deux chambres d'aspiration d'air séparées sont mises en communication chacune avec une des files de tuyaux de la conduite générale, mais avec la même prise de vapeur.

Si nous ajoutons qu'un tuyau général régnant le long du convoi entier, • envoie un embranchement à .chaque petit réservoir de vide placé sous le wagon, nous aurons signalé les organes essentiels du frein à vide, et nous pourrons mettre sous les yeux du lecteur l'installation générale de ce frein.

L'application d'un frein à vide non automatique sur un train, est représentée sur la figure 162. Elle comprend les pièces suivantes, que nous décrirons séparément :

1° Le robinet de prise de vapeur placé sur la locomotive, en A ; 2° l'éjecteur, B ; 3° Les cylindres à vide C,C placés sous chaque véhicule et reliés aux leviers des sabots des freins ; 4° la conduite générale DED' et les raccords d'accouplement ; 5° la valve de rentrée d'air, I ; 6° les purgeurs automatiques de l'eau de condensation H ; 7° le robinet éjecteur G et le manomètre.

Les sacs à vide contiennent une membrane, ou diaphragme, en caoutchouc toilé, ou en cuir, armé de plaques métalliques àsa partie inférieure, où s'attache la tige du frein. La membrane est prise sur ses bords entre les brides de la boîte. La bride inférieure de la boîte a une ouverture pour le passage de la bielle du levier du frein et pour la rentrée de l'air. La boîte supérieure est fixée au plancher des véhicules, et porte un ajutage recevant un tuyau simple qui se raccorde à la conduite générale.

La conduite peut être simple ou double. La conduite simple comprend les tuyaux et les boîtes à vide de la locomotive, du tender et du fourgon de tête. Elle suffit pour les trains de marchandises, qui marchent à une faible vitesse, l'action des freins sur ces trois véhicules, d'un poids total d'environ 70 tonnes, étant suffisant pour produire l'arrêt ou le ralentissement sur les pentes.

C'est ainsi que ce frein fonctionne sur le chemin du Nord français, et en Autriche pour un certain nombre de freins de marchandises. On emploie, dans ce dernier cas, un éjecteur simple.

La conduite double comprend, outre celle ci-dessus décrite, une conduite spéciale passant sous tous les véhicules du train ; il faut dans ce cas un éjecteur double.

Les raccords d'accouplement (système Hardy) sont adoptés par les chemins de fer d'Autriche, d'Allemagne, d'Italie, de Suisse, etc. M. Clayton, ingénieur du chemin de fer du Midland, a adopté, pour le matériel de cette Compagnie, et fait adopter par un certain nombre de lignes anglaises, un raccord plus simple, qui a fonctionné sur deux trains, pendant deux ans, au chemin de fer de Paris à Orléans, et qui fonctionne actuellement surles chemins de fer de l'État à Tours . Ce raccord , qui facilite beaucoup la manœuvre d'accouplement et de découplement des véhicules, n'exige pas la torsion des tuyaux en caoutchouc, et, en cas de séparation brusque des véhicules, n'entraîne pas la rupture des tuyaux.

Les tuyaux d'accouplement sont en caoutchouc toilé, garnis à l'intérieur d'une spirale en fil de fer galvanisé.

La conduite double, allant l'une d'un éjecteur aux boîtes avide delà locomotive et du tender, et l'autre du second éjecteur aux véhicules du train, a l'avantage d'assurer dans tous les cas l'action des freins de la locomotive et du tender, si par négligence on oubliait d'accoupler un des véhicules du train (ce qui peut se vérifier en marche par le mécanicien, à l'aide du petit robinet éjecteur G).

Pour intercaler un des véhicules munis d'un autre système de freins continus, dans un train pourvu de frein à vide, il suffit de munir ces véhicules d'un tuyau additionnel et de raccords d'accouplement.

Il y a aujourd'hui en Europe plus de 4,000 locomotives et 17,000 véhicules, munis du frein à vide, qui fonctionnent dans les circonstances les plus difficiles et les plus variées, et qui n'ont jamais occasionné d'accidents, ni manifesté d'impuissance en présence d'un danger.

Des expériences officielles faites sur le chemin de fer du Nord français, et en Angleterre sur le North Eastern, en présence de M. Douglas Golten, et des principaux ingénieurs anglais, ont démontré que l'efficacité et la promptitude d'action des freins à vide étaient sensiblement les mêmes que celles des freins à air comprimé.

La préférence accordée par un grand nombre d'ingénieurs au frein à vide, s'explique parce que, outre la sécurité qu'il présente comme fonctionnement, il est, de tous les systèmes de freins continus, le plus simple, le plus facile à comprendre par les mécaniciens, le moins cher d'installation et d'entretienret le seul qui fonctionne sans intermédiaire mécanique. Les seuls agents dont il ait besoin pour fonctionner, sont, en effet, la vapeur de la chaudière et l'air extérieur employés sans aucun travail mécanique.

L'action du vide a pour résultat d'assurer les joints de la conduite générale

et des raccords d'accouplement ; de telle sorte que si une fissure se déclare aux tuyaux en caoutchouc, les lèvres de cette fissure pressées par l'air extérieur, tendent à se fermer, et laissent intact le fonctionnement du frein. C'est le contraire qui se produit avec les freins à air comprimé, dont la pression est intérieure et beaucoup plus considérable. Cette pression intérieure est de 5 atmosphères, tandis que, pour les freins à vide, la pression extérieure est de 2/3 d'atmosphère seulement : c'est une des raisons pour lesquelles les dérangements constatés avec les freins à vide, sont beaucoup moins nombreux qu'avec les freins à air comprimé.

La consommation de vapeur pour actionner les freins à vide, est très faible, et n'a lieu que pendant quelques secondes, aux arrêts aux gares ou sur les pentes, en d'autres termes, quand la vapeur de la chaudière ne peut faire défaut aux besoins de la locomotive.

Afin que le mécanicien puisse à tout instant contrôler l'état du frein à vide, un petit robinet éjecteur G (figure 162), de 5 millimètres de diamètre, est placé sur la locomotive, en communication avec la conduite générale, dans laquelle il ne produit un vide que de quelques centimètres, insuffisant pour produire le serrage des sabots, mais suffisant pour indiquer, à l'aide d'un manomètre, au mécanicien et au conducteur placé dans le wagon de queue, si les accouplements des tuyaux d'une voiture à l'autre sont faits, et si le frein est en ordre.

On reprochait au frein à vide le bruit que produisent l'air et la vapeur en sortant de l'éjecteur. La Compagnie du chemin de fer du Nord a fait droit à ces réclamations. Elle a installé le tuyau d'évacuation de l'éjecteur dans la cheminée de la locomotive, comme on le fait, d'ailleurs, en Angleterre, en Autriche, en Allemagne et aux chemins de fer de l'État français. Dans ces conditions, le bruit est très sensiblement atténué.

Il est nécessaire d'ajouter que la manœuvre de la valve à vapeur, et, par suite, de l'éjecteur, peut être faite, en cas de besoin, par l'employé qui se trouve dans le fourgon de queue, à l'aide d'une corde longeant le train. Cette corde, à la portée de la main de l'employé, est attachée au levier de la manœuvre de la valve à vapeur.

La même manœuvre peut être exécutée (ainsi qu'on le fait au chemin de fer du Nord) en utilisant le contact électrique, qui est appliqué pour les disques-signaux, qui avoisinent les gares, comme nous l'expliquerons dans le chapitre suivant, en parlant des nouveaux signaux de chemins de fer. La locomotive est munie, à sa partie inférieure, d'une brosse, ou balai, composé de fils métalliques, qui vient frotter et établir un contact sur un plan incliné également métallique placé entre les rails et à une distance déter-

minée du disque-signal. Un commutateur vient, à l'aide d'un appareil disposé ad hoc, sur la machine, agir, au moyen d'un électro-aimant, sur le levier de la valve à vapeur, de manière à faire fonctionner l'éjecteur et par suite le frein, pour le cas où le mécanicien oublierait de le faire agir en temps utile.

C'est à tort que l'on a prétendu que le frein à vide n'est pas automatique, c'est-à-dire qu'il n'agit pas de lui-même, pour produire l'arrêt sans le concours des employés du train, lorsqu'il y a, par exemple, rupture d'attelage, ou déraillement. Cette erreur a trouvé créance par ce fait que la Compagnie du chemin de fer du Nord, ainsi qu'un grand nombre de lignes anglaises, autrichiennes, allemandes, italiennes, etc., ont considéré que le frein à vide non automatique remplit suffisamment les conditions exigées dans une exploitation ordinaire, et qu'elles ne se sont pas inquiétées de le rendre automatique. Mais en présence de l'opinion d'un certain nombre d'ingénieurs de chemins de fer, qui tenaient à l'automaticité du frein, la Compagnie du frein à vide a étudié et appliqué, depuis 1879, sur huit lignes anglaises, et récemment sur la ligne du Grand Central belge et sur les chemins de l'État français, son système de frein automatique, qui jouit exactement des mêmes propriétés que celui du frein à air comprimé, et ne produit que très peu d'arrêts intempestifs en pleine voie, avantage qu'il doit à la simpliciité de l'organe qui produit l'automaticité, et aussi à cause du principe même du vide, qui a pour avantage de rendre les joints autoclaves, puisque la pression atmosphérique extérieure assure ces joints; tandis qu'avec l'air comprimé à 5 kilogrammes dépression intérieure par centimètre carré, dans la conduite et dans les organes, les assemblages tendent à se disjoindre, ce qui amène un arrêt intempestif du train.

Comment obtient-on l'automaticité du frein à vide? L'action du vide, dans le frein non automatique, est intermittente, et n'a lieu, comme on l'a dit plus haut, que lorsque le mécanicien ou l'employé qui se tient dans le fourgon de queue, le jugent nécessaire. Pour réaliser l'automaticité du même frein, c'est-à-dire pour qu'il soit toujours prêt à agir, il faut que le vide soit permanent dans la conduite et dans les organes spéciaux du frein. Cette permanence de vide est obtenue à l'aide d'un très petit éjecteur, dont on peut régler le débit, et qui a pour mission de compenser, par son action, la perte du vide et les rentrées d'air qui peuvent se produire accidentellement.

La rentrée de l'air dans le frein à vide qui doit produire l'effet automatique, est obtenue à l'aide d'un appareil spécial, très simple. Il se compose d'une petite balle métallique, de 12 millimètres de diamètre, qui, dans les conditions normales, se tient en équilibre, mais qui, d'elle-même, remplit

les fonctions de soupape sphérique, aussitôt que son équilibre est rompu, soit par suite de l'introduction de l'air faite accidentellement par le mécanicien, soit que l'air extérieur se soit glissé inopinément dans la conduite principale. Si un accident de ce genre arrive, si l'air a pénétré dans la conduite générale, la petite balle métallique se déplace, et l'air, avec sa pression, arrive sous le sac à vide, lequel est soulevé par cette pression. Et comme le levier d'arrêt actionnant les sabots des voitures et wagons est attaché au sac à vide, les freins entrent en action, et le train s'arrête.

Le frein à vide non automatique est adopté en France d'une manière exclusive par le chemin de fer du Nord, qui a aujourd'hui en service 624 locomotives et 2,800 véhicules munis de ce frein. Son application doit continuer sur le reste du matériel. Il est exclusivement adopté en Autriche et sur un grand nombre de lignes anglaises, notamment sur le railway métropolitain de Londres, où les trains se succèdent toutes les deux minutes, sur le railway métropolitain de Berlin, etc. On le trouve sur le London North Western, Lancashire et York-shire, London South Western, Midland, etc., enfin les chemins de fer d'Irlande.

En Angleterre, où les freins continus sont mis en pratique depuis plus longtemps qu'en France, le frein à vide était appliqué, au 31 juin 1884, sur 2,965 locomotives et 15,590 véhicules.

En résumé, le but d'un frein étant d'assurer la sécurité des voyageurs et des convois circulant sur la ligne, l'idéal du genre consisterait à trouver un frein d'un effet infaillible. Un tel problème est irréalisable d'une façon absolue ; mais l'expérience prouve, et tous les rapports des ingénieurs constatent, que le frein à vide et le frein à air comprimé donnent tous les avantages désirables, et que la sécurité des trains et la vie des voyageurs sont préservées aussi efficacement qu'on puisse le désirer, par l'usage de l'un ou de l'autre de ces freins.

On a comparé, avec raison, la locomotive au coursier fougueux qui dévore l'espace, en lançant, par ses naseaux brûlants, la flamme et la fumée. Mais il fallait pouvoir maîtriser la puissance, quelquefois aveugle, de cet impétueux cheval de fer et d'acier ; il fallait mettre aux mains du mécanicien, pour diriger son élan et prévenir de dangereux écarts, la bride et le mors, qui l'arrêtent en face d'un obstacle ou d'un péril. Après de longs efforts, la science mécanique a résolu ce problème, réputé jusque-là insoluble, et c'est un spectacle saisissant que de voir avec quelle singulière facilité le conducteur arrêté aujourd'hui un train lancé à toute vapeur, après seulement 30 ou 40 mètres de parcours, en

face d'un obstacle, ou simplement aux abords d'une station. La locomotive qui se prête, avec tant de souplesse, aux manœuvres les plus diverses, qui peut s'élancer et s'arrêter, comme le plus docile serviteur, sous la simple pression des doigts du mécanicien, qui gradue, arrête ou redouble sa puissance, selon les besoins et les accidents de la route, qui traîne les plus lourdes charges, gravit les pentes, et tourne les lacets des chemins de montagnes, était déjà une des plus admirables créations de l'industrie des hommes. Par une merveille nouvelle on est parvenu, de nos jours, à ajouter à ces éléments précieux la garantie certaine de la sécurité, et l'assurance de pouvoir éviter, à l'avenir, ces catastrophes qui jetaient, par intervalles, au sein des populations, l'épouvante et le deuil. Il est bon de révéler à la foule inconsciente ces admirables créations de l'art contemporain, afin de lui inspirer une juste reconnaissance pour les incessants bienfaits qu'elle doit au génie des savants.

XXY1

Le frein électrique. — Travaux de M. Achard. — Avantages et inconvénients du frein électrique. — Etat actuel de la question. — Habent sua fat a libelli.

Les freins continus, c'est-à-dire le frein à air comprimé et le frein à vide, ont pour but de remplacer la main du garde-frein qui serre le sabot. L'effet presque instantané de l'air comprimé ou du vide, constitue l'avantage fondamental des freins continus. Mais il est un agent dont la rapidité de transport et d'action est supérieure encore à ces deux moteurs : nous voulons parler de l'électricité. On a donc, de très bonne heure, songé à appliquer l'électricité au serrage instantané des freins.

M. Achard, ancien élève de l'École polytechnique, ingénieur civil à Chatte, près Saint-Marcellin (Isère), est le premier qui sut résoudre le problème de l'arrêt instantané d'un convoi. L'appareil qu'il construisit à l'origine, remonte à l'année 1869. On trouvera dans le tome VIIIe (pages 134-137) du journal la Lumière électrique, le dessin de cet appareil, assez bizarre, mais qui renfermait le germe des améliorations que l'inventeur devait réaliser plus tard.

C'est à l'Exposition universelle de Paris de 1855 qu'apparut, pour la première fois, le frein électrique de M. Achard.

Venraycur électrique, qui figurait à cette Exposition, avait pour but de remplacer les gardes-freins, pour l'arrêt des convois. Voici quelles étaient les dispositions de cet appareil.

Au-dessous de chaque wagon pourvu d'un frein, et près de l'arbre de ce frein, se trouve un électro-aimant, c'est-à-dire une lame de fer parcourue par un fil conducteur, dans l'intérieur duquel on peut faire circuler un courant électrique, capable de lui communiquer la vertu magnétique. En face de cet électro-aimant est placée une armature de fer, susceptible d'être attirée par l'aimant temporaire. Une pile voltaïque, disposée sur le wagon, peut envoyer de l'électricité à cet electro-aimant, et lui communiquer ainsi la puissance attractive. Dansl'élat ordinaire, c'est-à-dire, lorsque le mécanicien ne veut pas arrêter son convoi, l'électricité ne circule pas autour de l'électroaimant. L'armature etl'électro-aimant se meuvent donc librement ; ils suivent

tous les deux les mouvements que leur imprime la progression du convoi, et tout marche comme si cet appareil n'existait pas. Mais si le mécanicien veut arrêter le train, il établit, à l'aide d'un petit levier, la communication entre les Xih conducteurs de la pile voltaïque et l'électro-aimant : aussitôt, le courant électrique s'élançant dans le fil, l'électro-aimant devient actif, et attire l'armature de fer, qu'il entraîne avec lui. Or, dans l'état de marche ordinaire, cette armature tient en respect un cliquet, ou verrou, destiné à pousser une roue dentée, qui peut elle-même mettre en action X arbre du serre- frein. Ce cliquet se trouvant rendu libre par le déplacement de l'armature, la roue du serre-frein (qui se meut lui-même par la force d'impulsion du convoi), se met aussi à agir, et arrête la marche.

Ainsi, dans Xenrayeur électrique que M. Achard construisait en 1855T la force électro-magnétique n'était pas employée comme puissance mécanique directe, pour arrêter le convoi. L'effort développé par un moteur électro-magnétique semblait alors impuissant à produire ce résultat. L'électro-aimant servait donc tout simplement à dégager un cliquet, qui laissait partir une roue. Quant à l'effort mécanique de l'enrayage, il était dû tout entier à la force impulsive du convoi, par l'intermédiaire de l'axe tournant des roues du wagon.

La pensée de ne demander à l'électricité qu'un très faible effort mécanique, tout en profitant de l'instantanéité de son action, était des plus ingénieuses. Il était pourtant préférable de faire servir directement la force mécanique qu'engendre l'électricité, à produire, par sa propre énergie, le serrage des freins. Les progrès faits par la science de l'électricité ayant permis de donner à la force engendrée par la pile ou par le mouvement, une énergie suffisante, M. Achard s'appliqua à cette nouvelle solution du problème, et le nouveau frein électrique qu'il a imaginé paraît répondre à toutes les objections.

Nous représentons dans les figures 163-164 le frein électrique de M. Achard, tel qu'il a été expérimenté plusieurs fois au chemin de fer de l'Est, dans ces dernières années.

Si un courant électrique traverse l'électro-aimant lubulaire, G, les pôles de cet électro-aimant sont attirés par l'essieu H, du wagon. Us participent alors au mouvement de rotation de l'essieu, et ils entraînent l'arbre d'enroulement, d'une chaîne dont l'électro-aimant G est pourvu. Alors cette chaîne, soulevant deux grands leviers, J,J, fait appliquer le sabot contre la roue, et enraye.

Pour desserrer les roues, il suffit d'interrompre le courant : l'électroaimant abandonne l'essieu, les chaînes se détendent, et les sabots s'écartent de la roue. ' ' •

Le courant électrique est produit par une pile accumulatrice, I. Le courant qu'elle engendre arrive à l'électro-aimant G, par les fils d'aller et de retour ABCD.

Mais une pile accumulatrice est d'un poids considérable. On s'occupe à remplacer cette source d'électricité par une machine Gramme. Ici l'inconvénient est d'une autre nature. Pour actionner une machine électromotrice Gramme, il faut emprunter la vapeur à la chaudière ; ce qui a pour résultat de soustraire une partie de sa puissance à la locomotive.

On voit que la question de l'emploi de l'électricité se complique, quand on entre dans la pratique du service des voies ferrées.

Quoi qu'il en soit, la pile accumulatrice est placée dans le fourgon à bagages, comme le représente notre dessin, et une autre pile semblable est établie dans le premier wagon ; de sorte que le frein peut être manœuvré soit par le mécanicien, soit par le conducteur du train.

Quant à la manière de faire agir le frein électrique, elle est des plus simples. Il suffit de tourner un commutateur électrique, qui envoie le courant dans le fil conducteur, et tous les freins se serrent au même instant.

On reproche à ce frein sa trop grande rapidité, qui produit un arrêt trop brusque, comparé à l'effet, toujours gradué quoique rapide, des freins à air comprimé et à vide. On peut remédier à cet excès en interposant, dans le circuit, un rhéostat, qui permet de graduer l'action du courant.

Il y a donc, dans le frein électrique, une grande rapidité d'action, jointe à une extrême facilité de manœuvre. Il permet d'intercaler facilement dans un train, des wagons non munis de frein, à la condition d'intercaler aussi deux fils conducteurs, pour maintenir la continuité du circuit électrique.

L'entretien des piles, qu'on aurait pu croire difficile, se fait, au contraire, de la façon la plus aisée, par de simples ouvriers.

En résumé, le frein électrique qui joint à la rapidité d'action la facilité des manœuvres, produit, avec une admirable efficacité, l'arrêt instantané de toutes les voitures d'un train. Il n'est inférieur, sous aucun rapport, aux freins à vide et à air comprimé; et bien des personnes y voient « le frein de l'avenir ». D'où vient, pourtant, que les freins à vide et à air comprimé soient aujourd'hui en usage sur presque toutes nos voies ferrées, tandis que le frein Achard, toujours délaissé, n'a jamais pu parvenir à se faire adopter par les Compagnies ? Pendant quarante ans, l'inventeur a prêché, avec une ténacité et une force de conviction inébranlables, l'adoption de son système, et il n'est pas beaucoup plus avancé qu'à ses débuts. Nous avons connu M. Achard à l'Exposition universelle de Paris, de 1855 ; nous l'avons revu à celle de 1878. C'était un docte ingénieur et un

homme au caractère des plus sympathiques. Travailleur infatigable, il était animé d'une philosophie douce, tolérante et résignée. C'était bien l'inventeur obstinément attaché au triomphe de son œuvre, et y dévouant sa vie, sans amertume ni regret. Aujourd'hui encore, après quarante années d'efforts, il est sans cesse en instance auprès des Compagnies de chemins de fer, et préside avec ardeur à tous les essais que poursuit la Compagnie de l'Est, qui patronne son système et se flatte de le mener à bien. Ses cheveux ont blanchi, ses forces ont décliné, mais il est toujours inébranlable dans sa marche vers le but à atteindre. Les anciens disaient : timeo hominem unius libri (Je redoute un homme qui a étudié un seul livre). M. Achard, qui n'a pas cessé de se consacrer, depuis sa jeunesse, à l'étude du frein électrique, a droit à l'admiration de ses contemporains ; et s'il ne réussit pas définitivement dans la grande tâche qui fut le but constant de sa vie, il sera, du moins, en possession de la reconnaissance publique, car ses travaux ont eu pour but la conservation et la préservation de la vie des hommes par un moyen d'éviter et de prévenir les accidents de chemins de fer. On dit que les livres ont leur destin : Habenl sua fata libelli. Il en est ainsi des inventions mécaniques. Leurs destins sont suspendus aux hasards des événements et du sort.

XXL1V

Les nouveaux signaux assurant la sécurité des trains. — Le sifflet électrique automoteur à l'approche des stations. — Les sonneries trembleuses. — Les postes-vigies, pour l'aiguillage général. — cloches allemandes. — Le Le block-system, son principe, ses applications en Angleterre et en France.

La sécurité des trains est assurée, dans les conditions habituelles du service, par un ensemble de signaux que nous n'avons pas à décrire, puisque leur usage remonte aux premières périodes de la création des chemins de fer. Nous devons nous contenter de les rappeler.

On sait que des signaux fixes ou des signaux à main indiquent si la voie est libre ou occupée, si un obstacle ou un autre train est à proximité d'un convoi en marche.

Aux signaux à main se rattachent, pendant le jour, les drapeaux, rouges ou verts, déployés ou fermés; et, pour la nuit, des lanternes, que le cantonnier présente au train, et dont le verre est tantôt blanc, tantôt vert, tantôt rouge.

Aux signaux fixes se rattachent les disques présentant une face rouge ou noire, pendant le jour, et, pendant la nuit, d'autres colorations convenues; ainsi que les boîtes détonantes, qui signalent, en temps de brouillard, quelques passages dangereux.

Nous omettons d'autres moyens simples, qui varient selon le réseau des diverses Compagnies, ou selon les pays, et qui assurent la sécurité des trains sur un parcours peu étendu.

Mais tous ces signaux, étant basés sur la vue d'un objet matériel, ou sur la perception d'un bruit, ne sont utiles qu'aune faible distance, à quelques kilomètres. Si le parcours est plus grand, ils deviennent insuffisants. Il a donc fallu créer toute une série de moyens nouveaux, pour que, dans chaque gare, on puisse connaître l'état de la voie, comme si on l'avait sous les yeux.

Dans ces dernières années, ce genre de signaux s'est singulièrement accru et perfectionné, et c'est à leur application générale que l'on doit attribuer le petit nombre d'accidents qui se produisent aujourd'hui sur nos voies ferrées.

C'est à l'électricité que l'on emprunte presque tous les moyens de connaître, à chaque instant, l'état de la voie. Les moyens, proposés et essayés

depuis dix ans, sont en nombre considérable, et nous risquerions de nous égarer dans leur diversité si nous n'avions un guide sûr : c'est le rapport de M. Guibout de Neuville, cité dans les pages précédentes. Ce rapport signale les appareils électriques ou autres dont l'adoption a été recommandée aux Compagnies françaises de chemins de fer, et qui ont été bientôt adoptés. 11 nous suffira donc de faire connaître ces appareils, qui peuvent se réduire aux suivants :

1° Le sifflet électrique automatique à l'arrivée en gare, ou dans les stations importantes ;

2° Le carillon trembleur , qui sert à prévenir les employés de la gare qu'aucun autre train ne s'avance sur la liime ;

3° La manœuvre mécanique pour actionner les aiguilles sans erreur possible en d'autres termes, Impostes-vigies, ou pavillons pour l'aiguillage général, qui ont remplacé les aiguilleurs stationnant sur la voie ;

4° Le block-system ;

5° Les cloches allemandes.

Sifflet électrique automatique. — Le mécanicien ou le conducteur d'un train peuvent ne pas apercevoir les disques qui signalent un point dangereux de la voie, ou l'approche d'une station. On a, dès lors, voulu que la locomotive elle-même annonçât son passage, par un effet physique infaillible.

C'est le courant électrique qui réalise cet effet.

Beaucoup d'appareils de ce genre ont été essayés par les Compagnies. Celui auquel on s'est arrêté a été combiné par M. Lartigue, ingénieur de la Compagnie du Nord, et construit par M. Digney. Voici ses dispositions.

A une certaine distance du disque d'arrêt, est établi un contact électrique.

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C'est un corps métallique saillant entre les rails, au milieu de la voie, et que les employés désignent vulgairement, sous le nom de crocodile, parce que sa carapace paraît rappeler ce reptile. De cette espèce de carapace métallique faisant saillie sur la voie, partent deux fils conducteurs qui aboutissent à une pile voltaïque, placée dans la guérite du cantonnier, ou à la maison du garde-barrière. Le pôle négatif de celte pile est en contact avec la terre, et dans les conditions ordinaires le courant électrique ne circule pas. Mais le courant circule quand la locomotive arrive. En effet, la locomotive est pourvue, à sa partie inférieure, d'une sorte de brosse métallique, c'est-àdire formée de fils conducteurs de l'électricité, et dont la longueur est calculée pour venir frotter la surface du contact métallique. Le courant électrique s'établissant par la brosse de la locomotive qui vient réunir les deux pôles, fait retentir le sifflet que porte toujours la chaudière d'une locomotive.

Nous représentons dans la figure 165 le contact fixe, ainsi que la locomotive, pourvue, à sa partie la plus basse, de la brosse de fils métaliques. P, est la pile voltaïque qui fournit le courant. S, est le sifflet placé sur la locomotive. 11 résonne, par l'effet de la vapeur, grâce à un mécanisme très ingénieux, dû à M. Lartigue, mais qu'il serait superflu de décrire dans ses détails. Quand la brosse />, placée sous locomotive, vient établir la communication électrique en touchant le contact, C, le sifflet S retentit automatiquement.

C'est par ce moyen qu'à l'entrée d'une gare, à l'approche d'un tunnel ou d'une rampe, la locomotive annonce elle-même son arrivée, et remplace le mécanicien, qui peut être distrait ou occupé à d'autres soins.

Le carillon électrique. — Quand on voyage sur la ligne de Paris à Marseille, ont entend, dès que le train est entré en gare, retentir un carillon, qui continue à résonner cinq minutes encore après le départ. Cette sonnerie n'est pas, comme on pourrait le penser, dépendante du service des télégraphes : elle se rattache au système des signaux du chemin de fer. Ce carillon est, en effet, l'indice que le disque-sig?ial placé à une certaine distance, indique bien l'arrêt du train, afin de prévenir un autre train, s'il s'en présente un, d'avoir à ne pas s'engager sur la même voie.

Le carillon électrique est donc destiné, simplement, à contrôler la manœuvre du disque-signal , annonciateur de l'état de la voie. Quant au mécanisme qui fait retentir le carillon électrique jusqu'au départ du train, il est fort simple. On sait que le disque-signal est porté au haut d'un mât. Lorsqu'il vient à tourner, par le mouvement de rotation sur son axe qu'imprime à l'arbre qui le porte, l'employé spécial de la voie, ce disque entraîne avec lui une tige, laquelle vient toucher un contact métallique, quand ce disque est placé au signal d'arrêt. Ce contact établit le courant électrique

aboutissant à la sonnerie trembleuse placée clans la gare, et le carillon continue son tintement tant que le disque-signal est placé à l'arrêt. Quand la sonnerie cesse de retentir, c'est la preuve que le disque-signal a repris sa place, ce qui annonce la liberté de la voie.

Postes-vigies pour F aiguillage général. — On connaît l'importance fondamentale des aiguilles, c'est-à-dire de l'appareil mobile, composé de tronçons de rail, qui produit le changement de voie. Si l'aiguilleur est distrait, malade, etc., il peut diriger le train, par une fausse manœuvre, dans un mauvais sens, et alors un accident est possible. C'est pour prévenir les fausses manœuvres des aiguilleurs que, dès l'année 18^6, un ingénieur du chemin de fer de l'Ouest, M. Viguier, imagina un appareil qui produisait les signaux optiques, c'est-à-dire manœuvrait les disques-signaux , en même temps que l'aiguilleur produisait le changement de voie. Grâce à ce moyen, on était averti de la bonne exécution de la manœuvre par l'aiguilleur. L'apparition du signal optique, c'est-à-dire du disquo-signal, en était le garant.

On appella enclenchement, le système mécanique qui établit la solidarité entre le mouvement des aiguilles et le signal optique.

L'appareil de M. Viguier est resté longtemps en usage ; mais, plus tard, la multiplication extraordinaire des trains sur les chemins de fer de l'Ouest et sur d'autres lignes, rendit insuffisant l'appareil à déclenchement automatique de M. Viguier. On eut alors l'idée, dans les grandes gares, de réunir en un même point, de centraliser, pour ainsi dire, les leviers des aiguilles, pour produire l'enclenchement d'un très grand nombre d'aiguilles. On cite en Angleterre, à Charring-Cross (Londres), des postes mécaniques d'aiguillage qui renferment jusqu'à 70 leviers. A la gare du Nord de Paris, les • aiguilles à faire agir dans le même pavillon sont au nombre de 60, et de 50 au chemin de fer de l'Ouest.

Deux constructeurs anglais, MM, Saxy et Farmer, sont les inventeurs d'un système mécanique, très compliqué dans ses combinaisons, mais très sûr dans ses résultats, qui permet, de produire à distance, X enclenchement des leviers des aiguilles pour les changements de voie, et qui ferme l'accès à toute autre voie que celle que le train doit suivre. En d'autres termes, les enclanchements établis entre les leviers immobilisent, quand l'un d'eux a été manœuvré, ceux dont le mouvement pourrait créer un danger.

Le mécanisme de l'appareil de MM. Saxy et Farmer est tellement sûr que l'on a dit qu'un' aveugle qui entrerait dans un poste-vigie, et qui manœuvrerait au hasard les leviers, pourrait sans doute arrêter la circulation des trains, mais ne saurait produire une collision.

La figure placée au frontispice de ce volume, représente le bâtiment qui

renferme les leviers pour manœuvrer à distance les aiguilles dans une station de chemin de fer, c'est-à-dire un poste-vigie pour l'aiguillage.

Le block-system. — Deux trains marchant dans la même direction et sur la même voie, sont susceptibles de s'atteindre et de se tamponner. Les règlements des diverses Compagnies prescrivent, pour éviter ces rencontres, de séparer chaque départ de train, sur une même ligne, et dans le même sens, par un certain intervalle de temps. Cet intervalle séparateur est, en général, de 10 minutes. Mais la vitesse de l'un des deux trains marchant dans la même direction, est subordonnée à des incidents imprévus, qui peuvent ralentir l'un des trains, ou même l'arrêter, sans que le suivant en soit averti.

Sur des lignes à faible trafic, le temps pris comme base, pour faire succéder un train à l'autre, peut être un moyen de précaution suffisant, mais sur des lignes très fréquentées, par exemple sur les lignes de banlieue du chemin de fer de l'Ouest, où les trains se succèdent quelquefois de minute en minute, il est tout à fait indispensable de prendre un autre moyen d'empêcher les collisions. Il faut substituer à la garantie du temps la connaissance précise de l'état de la voie en ses différentes parties. Tel est l'objet du block-system.

On divise toute la longueur de la ligne en un certain nombre de sections, composées, chacune d'un poste, contenant un employé et un appareil télégraphique. La distance d'une station à l'autre dépend de l'importance du trafic de cette ligne. Un train en marche ne peut sortir de ce cantonnement sans que le garde préposé au poste de la station, ne lui en ait donné l'autorisation, et cette autorisation n'est donnée que quand le garde s'est assuré, au moyen du télégraphe, qu'il n'y a aucun autre convoi sur la section suivante de la voie.

Tel est donc le principe de l'important ensemble des moyens d'avertissement mutuel qui porte le nom de block-system, du verbe anglais block, barrer, bloquer, ce qui signifie qu'un train est bloqué dans une section, jusqu'à ordre contraire.

L'invention de ce système est due à un ingénieur anglais, M.Tyer. Il a ét é perfectionné successivement par M. Regnault, ingénieur français, et MM. Siemens et Halske, de Berlin.

Voici quelle est la disposition de chaque poste, dans le block-system.

Deux cadres rectangulaires sont divisés, dans le sens de la hauteur, en deux parties, l'une pour la voie d'aller, l'autre pour la voie de retour. Dans chaque moitié du cadre, c'est-à-dire de la représentation graphique de la voie d'aller ou de retour, est une aiguille de fer, qui peut, sous l'influence d'un courant électrique, ou d'un électro-aimant actionné par un courant, s'incliner

à droite ou à gauche, comme le fait l'aiguille du vieux télégraphe électrique anglais. Ces deux indications de l'aiguille tournant à droite et à gauche, correspondent aux mots : voie occupée, voie libre.

Dans le poste est un appareil électrique, appelé avertisseur, et un autre, récepteur. Au moyen de l'appareil avertisseur, le garde fait savoir au garde du poste suivant si la voie est libre ou occupée, et avec l'appareil récepteur il reçoit les réponses du poste suivant. Bien entendu qu'une sonnerie électrique attire l'attention de l'employé du télégraphe, quand la dépèche va lui être expédiée.

Grâce à ces deux signaux le garde, dès qu'un train est engagé sur la voie de sa section, en est prévenu, et il prévient, àson tour, le garde de la section suivante. Quand le train est reparti, le même garde en donne avis au poste suivant. Par cette série de messages télégraphiques, l'état de la voie est constamment connu de tous les autres employés au mouvement et à la surveillance des trains .

Nous ajouterons que chaque poste est ordinairement pourvu d'un appareil à signaux, connu sous le nom électro-sémaphore , qui sert de complément aux dépêches télégraphiques. Lartigue, ingénieur au chemin de fer du Nord, plus tard directeur de la Société générale des téléphones, mort en 1884, est l'inventeur d'un électro-sémaphore qui est en usage au chemin de fer du Nord.

La Compagnie du chemin de fer de Paris-Lyon-Méditerranée se sert d'un appareil électro-magnétique destiné à la transmission des signaux pour la correspondance d'un poste à l'autre, qui a été construit par M. Tyer, l'inventeur du block-syslem, et perfectionné par un ingénieur français, M. Jousselin; ce qui a fait donner à cet appareil à signaux le nom d'appareil Tyer-Jousselin. Il produit, par le mouvement des aiguilles sur les cadrans du poste et avec le même courant électrique, non pas seulement deux signaux, comme le premier appareil, dont nous avons parlé, mais 12 signaux. Ces signaux répondent aux indications suivantes :