TRACÉ DE LÀ VOIE

Dans ce merveilleux organisme qu'on nomme chemin de fer, tout se tient ; tous les éléments sont dans une dépendance mutuelle. Dimensions de la machine, forme et grandeur des roues, largeur de la voie et forme des rails, courbure et pente de la route, hauteur et largeur des ponts, viaducs et tunnels, tout cela est solidaire, et s'enchaîne par des conditions qu'il faut scrupuleusement observer. L'étude de la voie ferrée et des constructions que nécessite son établissement, est donc tout aussi importante que celle de la locomotive.

La détermination du tracé à adopter est le premier problème que rencontre Tingénieur chargé de Texécution d'un chemin de fer.

Ce problème est d'une importance capitale. 11 ne faut pas oublier, en effet, qu'un chemin de fer est, pour ainsi dire, un aimant qui attire à soi, dans un rayon très-étendu, toute l'activité commerciale du pays qu'il traverse. S'il enrichit les contrées situées sur son parcours, il doit nécessairement appauvrir et épuiser celles dont il s'éloigne, en leur enlevant les marchés et les facilités de transport. Quand un tracé a été mal combiné, le chemin de fer trouble la distribution de la fortune publique, et peut ruiner beaucoup plus de personnes qu'il n'en enrichit. D'im autre côté, le chemin de fer doit être accc:sible, non-seulement aux habitants les pins voisins, mais encore à toute la population des arrondissements qu'il traverse. 11 doit être, par conséquent, en correspondance avec les routes ordinaires qui existent déjà, sous peine d'être hors de portée pour la majeure partie de la population.

La question du tracé des chemins de fer n'est pas, on le voit, exclusivement technique. Elle est, en même temps et surtout, commerciale, politique et quelquefois militaire.

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I/ing(^nieur, chargé dY'iudicr un |;rijjet noi j v(?aii , devra, 8*il comprend ses obligations, clicrclier, d*une part, à (aire disparaître, autant que possible, les inégaliii*s du sol, au moyen iIl* lr:nicliro<t, de souterrains, de rembbis et lie ponts; d autre part, à proportionner les dépenses occasionnées par les ouvrages d*art, aux produits futurs de la ligne, et à son importance probable sous les rapports politique, commercial et stratégique. S'il s'agit, par exemple, de construire une voie ferrée destinée à une cîrcnl'ition peu active et d'un avenirdouteux, on n'aura pas recours auxyrands moyens pour aplanir les obstacles de la route. On préférera alors gravir dos pentes un peu raides, f?iire quelques circuits, et tourner les difficultés. Au contraire, pour une ligne de premier ordre, on ira droit devant soi, perçant les montagnes, construisant d'immenses tunnels et des viaducs d'une hauteurà donner le vertige.

Les premières études d'un chemin de fer se font sur de bonnes cartes des localités qui seront traversées par la voie future. On discute alors, à première vue, les avantages que paraissent offrir différentes directions, et l'on forme plusieurs avant-projets. Une fois adoptés, ces avant-projets sont rectifiés ou confirmés par des voyages sur les lieux et par des mesures approximatives.

Ces avant-projets sont soumis à une réunion d'économistes, d'hommes d'État, d'ingénieurs et de commerçants, et à la Direction du futur chemin,quise prononce surlesavantages ou inconvénients relatifs aux différents tracés.

Lo tracé étant arrêté dans son ensemble, • on peut commencer l'étude du terrain pour le tracé définitif.

Cette étude se fait au moyen des instruments ordinaires d'arpentage : graphomètre, mire, nWeau d*eau, chaîne d'arpenteur, etc. "^ 4étonaiiie l^s positions des points les V\^i^Uante, au moyen d'une triangulation

'^^^ \a iMse du canevas topographique, ^VdisMi Aiti^att qu'on obtient en réu-

nissant par des lianes droites, les points dont L*s poshîom sont coodo». Ge canevas doit £tre ensaite rempli, c'est-à-dire qu'on doit y inscrire tous les détails topogrmphiqiies du terrain, comme on porte les détails d'un dessin sur un canevas de tapisserie.

Viennent ensuite les opérations du nivellement, par lesquelles on détermine Félévation relative des différents points du sol, et qui permettent d'établir le futofU en Umg et le profil en travers, du tracé, c'est-à-din* la forme de la coupe longitudinale et de la coupe transversale du terrain, aux points où doit passer la voie ferrée.

Ces profils servent à étudier d'avance, les travaux de ti^rrassement, tranchées et ouvrages d'art, que la construction de la voie rendra nécessaires. On y indique les déblais et remblais, les viaducs, les ponts, les tunnels, enfin tout ce qui servira à diminuer les inégalités naturelles du terrain.

Il s'agit alors de savoir quelles sont les pentes et les courbures que Ton pourra adopter, sans avoir besoin, sur la voie future, de machines trop puissantes et trop coûteuses pour gravir les rampes et résister au glissement le long de ces pentes. Il est quelquefois difficile de passer entre ces deux écueils opposés.

Les pentes de la route augmentent toujours considérablement la résistance an transport des véhicules, aussi bien dans le cas des routes ordinaires que dans celui des chemins de fer. Un cheval qui pourrait traîner une charge de dix tonnes, sur un chemin de fer horizontal, ou de niveau, ne traîne plus que cinq tonnes sur la faible pente de 4 millièmes, ou de 4 mètres par kilomètre. Sur une pente de 5 centièmes, ou de 50 mètres par kilomètre, que l'on rencontre quelquefois, il ne traînerait pas une tonne (800 kilogrammes seulement).

Les pentes obligent donc à accroître la force des machines destinées à remorquer les trains, ou à diminuer la charge des convois et le nombre des voitures. Une locomo*

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

tive qui remorque une charge de 570 tonnes avec une vitesse de 20 kilomètres par heure, sur une voie horizontale, ne traîne, avec la même vitesse, qu'une charge de 270 tonnes sur une pente de S millièmes ; de 120 tonnes sur une pente de 15 millièmes ; de 20 tonnes sur une pente de 50 millièmes.

Dans la construction des premiers chemins de fer, les ingénieurs' n'osaient encore admettre que des pentes de 5 millièmes au maximum^ et telle est encore aujourd'hui la limite adoptée pour les lignes qui ne traversent pas des pays très-accidentés. Mais, dans quelques cas, on la dépasse aujourd'hui sans difficulté. Ainsi, le chemin de fer de Strasbourg offre deux rampes inclinées de 8 millimètres, sur un parcours de 20 kilomètres. Sur quelques chemins de fer anglais, on rencontre des pentes qui dépassent 11 millimètres. Le chemin de fer de Paris à Orléans monte, au sortir d'Étampes, sur le plateau de la Beauce, par une rampe d'une longueur de 6 kilomètres, en s' élevant de 50 mètres sur ce parcours, ce qui donne une pente de 8 millièmes.

On redoute les pentes trop fortes, non-seulement à cause de la difficulté que la locomotive éprouve à les gravir ; mais encore parce que, sur ces pentes, il est très-difficile de contenir les convois dans la descente. Toutefois, il y a ici une circonstance qu'il ne faut pas oublier : c'est la résistance de l'air. Il est, en effet, reconnu aujourd'hui, que sur une pente de 10 millimètres par mètre, en ligne droite, la résistance de l'air devient telle, à la vitesse de 60 à 70 kilomètres à l'heure, que les convois abandonnés à euxmêmes ne peuvent la dépasser. Cette énorme résistance de l'air aide les freins à arrêter les convois. Les accidents qui résultent de cette cause, n'arrivent donc guère que lorsque, par un hasard quelconque, un ou plusieurs wagons se trouvent préalablement poussés sur une pente un peu forte, puis abandonnés à eux-mêmes.

Sur le chemin de fer de Versailles à Paris, un train tout entier, chargé de voyageurs, fut, un jour, chassé par le vent, sur une pente de 10 millimètres, à la sortie de la gare de Versailles. Ce train se mit à descendre vers Paris, au grand effroi des voyageurs, avec une vitesse toujours croissante. Heureusement un habile mécanicien, M. Caillet, se mit aussitôt à faire la chasse au train échappé. Monté sur une locomotive, il courut après le train fugitif, et parvint à le rattraper. Alors il le suivit doucement, s'accrocha au dernier wagon, et arrêta le train, qu'il réussit à ramener à la gare.

Un autre jour, sur le chemin de Lausanne à Morges, un train de ballast s'échappa de la gare de Lausanne, et tombant, comme une bombe, dans la gare de Morges, y brisa tout ce qui se trouvait sur son passage.

Sur le chemin de fer du Sômmering, un train chargé de matériaux, se détacha et roula en arrière. Il faillit tuer quarante ouvriers qui travaillaient dans le souterrain. Heureusement, les travailleurs l'entendirent venir, et eurent le temps d'élever sur la voie, une barricade, contre laquelle vint s'arrêter le monstre dans sa course effrénée.

Des désastres ont été occasionnés, sur le chemin de Prague et sur celui de Lyon, par la rencontre de trains de voyageurs avec des wagons chargés de matériaux qui s'étaient échappés de la gare le long d'une pente, et que leur poids poussait dans une direction opposée à celle des trains.

C'est un vrai miracle que les désastres de ce genre ne soient pas plus fréquents, car il arrive assez souvent que des wagons isolés s'échappent des gares, et descendent avec vitesse le long des pentes, entraînés par leur poids.

Les circuits ou les courbes^ qu'on est obligé de décrire, pour éviter des obstacles naturels^ sont une cause de danger, car les wagons lancés le long de cette courbe, sont chassé» contre le rail, par la force centrifuge qui tend à les jeter hors de la voie.

Explii]iions, sans interrompre notre exposé, ce que c'est, au juste, qiie la force centrifuge.

Tout le monde sait que tout mouyement circulaire développe une force qui tend à écarter le mobile du centre de Torbite qu'il parcourt.

On peut s'assurer de cet effet en montant sur le cheval de bois d'un carrousel de foire. Quand la machine a été mise en mouvement, on est obligé de se pencher du côté intérieur, pour ne pas être lancé hors du cercle, par la poussée considérable qui s'exerce du centre vers la circonférence. C'est la même pression qui permet aux écuyers du cirque, de se tenir librement sur le flanc d'un cheval lancé ventre à terre, et qui fait le tour du manège : la force centrifuge les presse contre le cheval et les empêche de lombtT, lorsque, bien entendu, ils se placent du côté du cheval qui répond à l'intérieur du cercle décrit.

C'est celte même force qui fait dérailles les wagons au tournant d'une courbe de trop petit rayon, ou, qui du moins, produit toujours une résistance nuisible. Cette résistance devient d'autant plus considérable que la courbure de la route est plus prononcée et la vitesse du train plus grande.

Nous avons déjà dit que, pour éviter les déraillements, on s'est vu obligé de rendre solidaires les roues jumelles des wagons de chemins de fer. Cette solidarité qui oblige les roues à faire toutes les deux le même nombre de tours, s'oppose à l'emploi de courbes très-prononcées. 11 est clair, en effet, que, dans une voie courbe, le rail intérieur étant plus court que le rail extérieur, la roue intérieure tourne moins vite que la roue extérieure. 11 en résulte que la roue extérieure patine^ selon le terme technique, c'est-à-dire qu'elle est en partie traînée sur le rail, tandis quCySurles routes ordinaires, les deux paires de roues peuvent, sans inconvénient, tourner avec des vitesses inégales, puisqu'elles sont iiidépendantes.

Une rouie ordinaire peut tourner court, on peut lui donner des conrbinres de 30 mètres de rayon, tandis que les coorbes des voies ferrées ne doivent pas offrir des rayons de moins de 500 mètres ; on va même volontiers à 800 et 1000 mètres. Les courbes de 200 à 300 mètres de rayon, ne sont, en général, tolérées que dans le voisinage des gares, où la vitesse des convois est tonjours considérablement ralentie.

Sur plusieurs chemins d'une certaine importance, construits récemment en France et en Suisse, on a néanmoins adopté en quelques points, par des raisons d'économie, des rayons de 300 mètres. Mais alors on est forcé de ralentir le train au passage de ces courbes. La vitesse ne doit pas y dépasser 30 kilomètres par heure. Pour 200 mètres^ il faudrait la réduire à 20 kilomètres par heure, pour 100 mètres, à 10 kilomètres par heure. O.i perdrait donc l'avantage le plus clair de la locomotion par la vapeur, et le service deviendrait, en même temps, fort dangereux.

11 est vrai, que la Compagnie du clicmin de fer de Paris à Strasbourg a exploité, pendant quatre mois, sans accident, Tembranchement de Metz à Forbach, sur la voie exécutée provisoirement autour de la montagne du Heinberg, qui contenait une rampe de 6 millimètres et des courbes de 150 mètres de rayon seulement. Mais les machines marchaient au pas ; elles éprouvaient et elles faisaient éprouver à la voie, une fatigue excessive.

En Allemagne, on adopte aussi des courbes de très-faible rayon. C'est ainsi que sur la ligne rhénane, on rencontre des courbes d'un rayon compris entre 376 et 158 mètres sur un parcours de 32 kilomètres. 11 y a même, sur l'embranchement de Cologne à Minden, une courbede 150 mètres de rayon seulement. Enfin, des courbes d'un rayon moindre que 376 mètres et qui descend jusqu'à la limite inférieure de 188 mètres, se rencontrc»it sur

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

la ligne du Sud-Autrichien, sur un parcours de d06 kilomètres. Ces courbes ne sauraient toutefois être adoptées qu'aux dépens de la sécurité des voyageurs, du moins avec le matériel actuel, qui n'a pas encore une flexibilité suffisante.