DISPOSITION DES VOIES DE FER

Après avoir décrit, en détail, le tracé de la voie et les travaux préliminaires auxquels donne lieu la construction des chemins de fer, nous allons entrer dans quelques explications au sujet des voies ferrées elles-mêmes, dont l'établissement pratique soulève une foule de problèmes.

On sait que l'effort qu'il faut exercer pour traîner une voiture sur une route quelconque, est d'hantant moindre que la surface de cette route est plus dure et plus unie. C*est pour cette raison que les anciens Romains attachaient une si grande importance à rétablissement de la chaussée de leurs routes. On trouve encore de nos jours, des portions de voies romaines, qui ont résisté aux injures du temps, et qui comptent une durée de dixsept siècles. Ces routes, éternelles, pour ainsi dire, étaient formées d'amas de cailloux, cimentés avec de la chaux, jusqu'à la profondeur de 4 mètres. Ce mélange se transformait bientôt en une masse dure et aussi résistante que le marbre. Souvent on recouvrait la chaussée ainsi préparée, de grandes dalles de pierre de taille. Ainsi était disposée la via Appiana et la via Flaminia. D'autres fois, des dalles de lave volcanique recouvraient là voie, comme on le reconnaît encore dans plusieurs parties des restes du Forum de Rome.

Fait remarquable ! Les écrivains latins appellaient les routes ainsi préparées : cAemtns de fer {vice ferreœ). Ce n'était là, assurément, qu'une métaphore ; mais la métaphore

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

on en conviendra , est curieuse à signaler.

Les voies ferrées modernes, qui sont des chaussées garnies de bandes de fer parallèles, présentent , sur Tancienne voie romaine, cimentée et dallée, un progrès immense : d'abord, parce qu'elles sont bien moins dispendieuses que les anciennes routes ferrées ; ensuite, et surtout, en raison du rail de fer, leur grande cause d'incontestable supériorité sur toute autre espèce de voie.

Le rail, — que le lecteur se pénètre bien de cette idée, — est l'âme du chemin de fer. En lui résident le principe et la puissance de la locomotion nouvelle, parce qu'il anéantit, pour ainsi dire, le frottement, difficulté fondamentale de tout système de locomotion.

On appelle chemin à simple voie^ celui qui n*est garni que d'une couple de rails. On n'adopte les chemins à simple voie que dans les contrées où la circulation est peu active.

Quand on est parvenu, au moyen des terrassements et des travaux d'art, à adoucir convenablement l'inclinaison du terrain, et à faire disparaître les accidents du sol, sur toute la ligne que doit suivre le chemin de fer, on ne peut pas encore procéder à la pose des rails. En effet, la terre boueuse des tranchées et des remblais, n'offrant pas une base assez solide, la voie ne tarderait pas à se détériorer, sous l'influence des agents atmosphériques, et finirait par devenir impraticable. D'un autre côté, la maçonnerie des ponts présenterait une surface trop rigide, qui fatiguerait les voyageurs, aussi bien que le matériel roulant. Il faut donc, avant tout, recouvrir la voie nue et les maçonneries, d'une couche de matériaux perméables. On nomme ces matériaux le ballast.

Le sable est le ballast le plus généralement employé. Il ne doit pas être trop fin, pour de pas être enlevé par le vent, mais aussi égal que possible.

Ce matelas de sable amortit les chocs et les trépidations, et contribue ainsi beaucoup à la conservation du matériel et des

machines , tout en évitant aux voyageurs dés secousses fatigantes et désagréables. Ji est destiné , de plus , à mettre la voie , autant que possible, à l'abri de l'eau, dans l'intérêt de la conservation des rails. Les eaux de pluie traversent la couche de sable, et s'écoulent le long de la chaussée, qui présente une légère inclinaison de chaque côté, à partir de l'axe du chemin jusqu'aux fossés latéraux.

Comme les longues tranchées sont souvent difficiles à dessécher, on a la précaution d'y établir encore des puits absorbants, creusés de 300 en 300 mètres. On peut voir quelques-uns de ces puits dans la grande tranchée de Clamart, sur le chemin de Paris à Versailles (rive gauche).

Après avoir étendu sur la chaussée, une première couche de sable, ou ballast^ de 20 à 30 centimètres d'épaisseur, on y fixe solidement les traverses, ou longuerines^ sur lesquelles doivent reposer les rails. On remplit de sable bien pilonné, l'intervalle de ces supports,de manière à les enterrer complètement, afin de les préserver de la pourritureetde tonte dégradation accidentelles ; et l'on arrive ainsi i une épaisseur totale de 45 à 60 centimètres.

Cet ensablement de la voie est une des opérations les plus importantes. La conservation de la route en dépend.

Sur les terrains humides, la couche de ballast doit être, plus forte. Aussi faut-il encore creuser des rigoles dans le sous-sol.

Quand le chemin de fer traverse un marais, comme il arrive si souvent en Toscane, dans la campagne de Rome, en Hollande, et dans quelques parties du nord de la France, on est obligé d'enfoncer des pilotis dans la couche solide inférieure, de réunir les tètes des pilotis par des longuerines^ sur lesquelles reposent les traverses, et sur ces traverses de nouvelles longuerines qui portent les rails.

Ces sortes de fondations sont employées sur tout le trajet de la voie, dans la Caroline du Sud, aux États-Unis, et dans le pays de

Galles (Angleterre). Dans le marais, trèsprofond, de Chatmess, sur la route de Liverpool à Manchester, on a été obligé d'établir la chaussée sur un lit de fascines d'une grande largeur. Le poids de la chaussée et des convois étant réparti, de cette manière, sur une surface considérable, le chemin semble flotter sur le marais, comme un radeau sur une rivière.

Les rails de fer reposent sur des pièces de bois, nommées traverses^ placées en travers, c'est-à-dire perpendiculairement à Taxe de la route (fig. 172).

Fig. 172. — Voie sur traverse.

DansTorigine des chemins de fer, on posait les rails sur des dés de pierre, de forme prismatique, enfoncés dans le sol.

C'est ainsi que fut établi le chemin de fer de Montpellier à Cette. Depuis bien des années, ce système a été réformé, et les dés de pierre ont été remplacés par des traverses de bois.Aussi,danstousleschemins vicinaux qu'avoisine la voie ferrée de Montpellier à Cette, retrou ve-t-on, souvent encore, de ces petits cubes de pierre, percés de trous. Ce sont les anciens dés du chemin de fer, qui ont été jetés et dispersés un peu partout. 11 m'est souvent arrivé, dans nos herborisations ou nos excursions de géologie , avec les professeurs et les élèves de la Faculté des sciences de Montpellier, Je soumettre ces objets, ramassés sur nos pas, le long de la route, à l'examen des élèves, et de m'arauser de l'embarras de nos géologues en herbe, sur l'origine de ces pierres percées.

Les rails ainsi fixés sur de simples pierres, offraient peu de stabilité, parce que le moindre tassement les brisait. Les traverses, en bois, sont d'ailleurs, bien plus faciles à relever lorsque la voie a fléchi et s'est abaissée.

C'est par ces diverses raisons, que Ton emploie aujourd'hui les traverses en bois, malgré leur cherté extrême.

Cette cherté n'est pas, en effet, un élément à négliger. On a calculé que les traverses sur lesquelles reposent les rails du réseau des chemins de fer français, représentent, à elles seules, un capital de 200 millions de francs, qu'il faut renouveler tous les douze ou quinze ans.

Les bois employés pour la fabrication des traverses, sont : le chêne, le hêtre, le sapin, le pin, le mélèze. Mais pour servir à former des traverses, tous ces bois, sauf le chêne, doivent subir une préparation préalable, destinée à assurer leur conservation et à les faire résister à la pourriture.

On les traite par des injections de sulfate de fer ou de sulfate de cuivre, de créosote ou de substances analogues, qui les préservent de l'altération dans le sol, et augmentent leur durée.

Le chemin de fer de l'isthme de Panama, au Mexique, est posé sur des traverses en bois de gaiac, la seule essence de bois qui ne pourrisse pas rapidement sous l'influence du climat tropical.

Quant à la forme des traverses, on a reconnu que les pièces équarries sont préférables aux pièces rondes ou triangulaires, qu'on avait d'abord essayées.

Le rail, que nous appelions plus hau t , l'âme du chemin de fer, est une bande.de fer dont la section peut offrir des formes très-diverses. C'est Georges Stephenson qui, le premier, remplaça le rail de fonte par le rail en fer forgé.

La forme préférée pour les rails a été, dès l'origine des chemins de fer, celle du raii à champignon.

Le rail à champignon simple (fig. 173) se termine inférieurement par un bourrelet. On lui préfère aujourd'hui le rail à double champignon (fig. 174) dont la forme parfaitement sjmétrique, permet de le retourner, quand le côté supérieur est usé. L'un et l'autre champignon sont logés dans un coussinet de fonte, fixé sur la traverse, au moyen de deux chevillettes en fer, et dans lequel ils sont maintenus par un coin en bois dur.

Fig. 173. — Bail à simple champignon.

Fig. 174. —Rail à double champignon.

Une autre forme de rail est celle qu'on appelle rail à patin (fig. i7S). C'est un rail à simple champignon, muni, à sa partie inférieure, d'une semelle, qui se fixe directement sur la traverse, sans coussinet.

Fig. 175. — Rail à paUn. Fig. 176. - RaU Yignole.

LesratV^ Vignole (fig. 176) sont des rails à patins, d'une forme très-élancée, qui offrent une grande résistance à l'écrasement.

Voici encore deux autres modèles, le rail Brunel {dg. 177) et le rail Barlow (fig. 178), qui dispensent également de l'emploi des coussinets.

Le rail Brunel repose sur des longuerines, ou pièces de bois longitudinales. Il est employé sur le chemin de Londres à Bristol (Great-Western-Railway);

Fig. 177. — Rail Brunei. Fig. 178. — Rai] Barlow.

Le rail Barlow dispense même des traverses en bois. 11 repose directement sur le sol. Les joints des rails successifs sont formés par des doublures en fer, rivées sous les rails, et reliées par une barre d'écartement en fer.

La simplicité de ce système lui a conquis beaucoup de partisans, en Angleterre. On Ta essayé en France, sur le chemin de fer du Midi ; mais il est difficile de trouver du métal d'assez bonne qualité, pour le fabriquer, et il est sujet aux déformations. On l'a donc abandonné un France.

Quand les rails ont été fixés sur les traverses, on les pose sur la chaussée, à des distances de 90 centimètres. Il faut sept traverses pour supporter un rail, long de 6 mètres.

Fig. 179. — Éclisses.

Les bouts des rails sont réunis entre eux, au moyen d'eclisses (fig. 179).

Les cclisses sont de petites pièces de fonte.

fixées latéralement, contre les rails, et inaintenues en place par des boulons.

Les rails ne doivent pa» se toucher bout à hout. 11 faut toujours Iaisî*er entre leurs extrémités, un vide, à cause de la dilatation ou de la contraction que leur fait éprouver Taiternative de la chaleur et du froid. La distance entre les bouts des rails qui est, en hiver, de 4 millimètres, n'est, en été, que de 2 millimètres. Si on ne laissait pas à la dilatation ce jeu indispensable, les rails se déformeraient, ee qui pourrait amener la destruc lion de la voie.

mais ce système n'a pas encore été éprouvé assez longtemps, pour pouvoir être apprécié d'une manière détiuitive.

RiiiJîî!!!"!'

H-tiujjAi-uaiin '

Fig, IS0. ~ Bispoiitlon des nils mr les traversea.

La figure 180 donne une idée de la disposition ordinaire des rails sur les traverses.

Dans le système PouUlet^ on emploie des traverses plus minces, qui reposent sur des tablettes en bois, dites tables de pression. Au chemin de fer de ceinture à Paris, la voie a clé entièrement posée dans ce système.

Le système Barùeroij où les rails sont maintenus sur les travei^ses par deux cales eu bois, rend la -voie très-douce et très-slable ;

Fig. 18L — Passage à niveau el barrière.

Les chemins de fer croisent, à chaq^ue instant, les routes ordinaires. Ils passent audessus, au-dessous, et même au niveau de ces roules. Dans ce dernier cas, la partie du chemin de fer qui traverse la route, s'appelle passageà niveau, La figure 181 fait voir comment sont placés les rails sur un passage à mveau.

Si les voitures ont accès sur le passage à niveau^ il est nécessaire de paver ce passage dans toute la largeur de la route. Les rails sont donc enterrés dans le pavé, si bien que les roues des voitures ne font qu'effleurer le champignon. Du côté de Taxe de la voie, on laisse une rainure dans laquelle se logent les rebords des roues des wagons.

Nous avons à parler maintenant des accès-

soir es de la voie ferrée.

Les accessoires de la voie comprennent les changements, croisements et traversées de voie, — les aiguilles, — les plaques tour-

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

Pig. 182. — Appareil de croisement de voie.

nantes, — les chariots de service , les grues, — les signaux, etc.

Les changements de t;oi>{fig. 184, D), ser-

Kig. 184. — Figure géométriqne des Intersections des voies.

vent à faire passer un convoi tout entier, d'une voie sur une autre, sans interrompre sa marche. Le changement de voie est suivi d'un croisement de voie C, puisque Tune des branches rencontre nécessairement l'autre à une certaine distance du changement. Enfin, la traversée de voie B et A, est l'appareil mécanique qui permet à deux voies de se couper. C'est un croisement double, combiné avec une disposition analogue, dite coupement de voie. L'inspection des figures 182 et 183 qui représentent les croisements et coupement de

Fig. 183. — Appareil de coupement de voie.

voies j fera comprendre le principe de ces dispositions.

Les rails sont interrompus aux points où ils viennent se couper, afin de donner passage aux rebords en saillie des roues, qui, sans cela, seraient forcées de monter sur les rails de la voie qu'elles traversent, ce qui amènerait infailliblement le déraillement du train. Comme garantie supplémentaire, on place encore vis-à-vis des points d'interrup-

Fig. 18&.— Croisement des rotes ayecplaqae de fonte flxe.

tion, des portions de rails, appelées contre^ rails. Le croisement de voie (fig. 185), consiste alors dans une pointe formée par deux rails soudés ensemble, et qui s'engage entre deux coudes; la pointe s'appelle cœur^ et les coudes pattes de lièvre.

La figure i82 donne une idée de l'ensemble des dispositions qu'exige Tinsiallation d'un croisement de voie. On y remarque le cosur BC, les patte% de lièvre, B', C et des contre-rails aa, bb établis à droite et à gauche, vis-à-vis des rails DD', AA' qui, eux, ne sont pas interrompus.

La traversée se compose, comme nous l'avons dit, de deux croisements et d'un recoupement (fig. 183) qui consiste en deux coudes AC et BD' formés par les rails extérieurs et vis-à-vis desquels sont placés intérieurement deux coudes formés par les contre-rails. Les traverses qui supportent ces appareils, sont reliées ensemble par des pièces de boislongitudi nales, de manière à former un châssis trèssolide.

Les changements de voie exigent des appareils plus complexes. 11 ne s'agit plus ici de faire disparaître les obstacles qui pourraient s'opposer à la marche du train et le faire dérailler, mais de le pousser, à volonté, sur l'une ou l'autre branche d'une voie bifurquée.

Ce problème a été résolu de plusieurs manières différentes; nous nous bornerons à décrire ici l'appareil le plus usité.

Deux bouts de rails (AA', DD', fi g. 1 86) taillés en biseau, — ce qui leur fait donner le nom à' aiguilles, — peuvent se déplacer de manière que l'une des deux aiguilles s'applique contre le rail voisin quand l'autre s'éloigne du rail à côté duquel elle se trouve. Dans la figure 186, les aiguilles sont disposées pour le service de la voie oblique AA' et BB'. Le train arrive par A, et s'engage sur A'C. Si l'aiguille DD' s'appliquait contre BB', le train resterait sur la voie, recliligne, CC et DD'. Les deux aiguilles sont réunies par des barres transversales E, E' qui les rendent solidaires. Un levier, FGH manœuvré par un employé spécial, nommé aiguilleur, sert à les amener dans Tune ou l'autre des deux positions qu'elles peuvent prendre.

La figure 186 indique le mouvement de ce

levier par rapport à la voie, et pour plus de clarté, nous avons placé, au-dessous du plan de l'appareili une coupe verticale qui fait mieux comprendre son fonctionnement. Le convoi qui arrive sur la voie principale, s'engage alors sur l'une ou l'autre des deux branches, suivant la position des aiguilles. Il suit la voie de gauche quand l'aiguille de droite est appliquée contre le rail voisin et l'aiguille de gauche séparée de son rail ; le levier occupe alors la position que lui donne le djessin. S*il

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Fig. 186. — AlgofUes.

prend la position inverse, c'est-à-dire qu'il s'incline vers la droite, l'aiguille de gauche est ramenée sous le rail correspondant, celle de droite s'éloigne de l'autre rail, et la voie de droite devient libre, pendant que celle de gauche se ferme. V aiguilleur n'a qu'à renverser le levier GH au moment voulu pour manœuvrer l'aiguille BDAC au moyen de la tige F : le contre-poids L qu'il porte, le maintient ensuite en position.

Pour un changement de voie double^ il y a, de chaque côté, deux aiguilles qui peuvent s'appliquer toutes deux contre le rail pour en fermer l'accès, ou s'en éloigner toutes deux pour le laisser libre. Lorsque l'une d'elles

s applique contre le rail pendant que l'autre s'en éloigne, c'est la voie intermédiaire, représentée par la première aiguille, qui devient libre. Les appareils que nous venons de décrire, servent à faire changer de direction un convoi entier, lorsqu'il est en marche. Mais il arrive constamment qu'on a besoin de transporter d'une voie sur une autre voie parallèle, les locomotives ou les wagons isolés.

On emploie, dans ce but, des appareils qu'on désigne sous le nom de plaques tour-fiantes et de chariots de service.

Les plaques tournantes sont de grands plateaux circulaires, posés au niveau de la voie, au point de croisement de deux ou de plusieurs, voies, et mobiles autour d'un pivot central. Elles portent des bouts de rails placés d'une manière symétrique, et qui viennent

Fig. 187. — Système da plaques tournantes recungalaires.

s'intercaler dans l'une ou l'autre des voies croisées, suivant la position de la plaque. La figure 187 représente des plaques tournantes rectangulaires, c'est-à-dire garnies de rails formant un rectangle sur le disque de la plaque, et la figure 189 des plaques tournantes hexagonales, sur lesquelles les rails croisés forment un hexagone régulier; les premières doivent desservir deux voies qui se rencontrent à angles droits, les secondes s'interposent entre trois voies qui se coupent sous des angles de soixante degrés.

Il est facile de comprendre comment ces plateaux peuvent servir à faire passer un véhicule d'une voie sur une autre. La voiture ayant été amenée jusqu'au milieu de la plaque, il suffit qu'on fasse tourner celle-ci d'un certain angle, pour que les rails occupés par la voiture, viennent se placer sur le prolongement de la voie auxiliaire. On n'a plus, dès lors, qu'à pousser la voiture tout droit sur cette voie, et de là, sur une autre plaque tournante insérée dans la voie parallèle.

La coupe de la fosse de la plaque tournante

Fig. iflU. — Plaque tournante rcclangulaïre «t coupe de celte plaque.

faire tourner, avec le wagon qu'il supporte, en poussant le wagon par ses angles opposes.

Une série de plaques rectangulaires, disposée, sur des voies parallèles, permet aux véhicules de passer d*une de ces voies sur Taulre, à Taide de deux manœuvres successives. C'est ce que fait comprendre suffisamment la figure 187,

Quand les voies parallèles sont trop rap-

prochées, de sorte qu'il n'y ait pas de place pour deux plaques à côté Tune de l'autre, on emploie les plaques hexagonales, dont la jonction se fait de biais, ce qui les éloigne Tune de Tautre, La figure 189 met en évidence cette dernière disposition.

Le diamètre des plaques tournantes varie de 5 à 12 mètres. Leur prix de evieni peut aller jusqu'à 30,000 francs*

Ce prix élevo fait souvt^iit IJiéfércr aux pla- j ques toiirnanles les chariots de service (ligure 190) qiûj portant sur leur plancher, une portion de voie, roulent sur un chemin de fer établi dans un vérilable fossé, en contrebas de la voie. Pour transporter un wagon d'une voie DD, sur l'autre EE, il suffit de ramener sur le chariot A, et de pousser celuici jusqu'à ce que les rails de ce chariot se trouvent sur le prolongement exact des rails de la voie parallèle.

Ces. appareils ont Finconvénient d'interrompre les voies. On les remplace avantageuse ment par des chariots circulant sur un chemin transversal de même niveau, et sur lesquels on hisse les wagons, au moyen d*une espèce de pompe hydraulique. Quand le wagon a été soulevé à une hauteur qui lui permette de passer au-dessus des rails de la voie principale, on pousse lechariot jusqu'à Tameîier vis-à-vis de la voie sur laquelle le wagon doit être transporté. On supprime aloi^ le

jeu de la pompe hydraulique, et le wagon se j foule d^autres appareils qu'on a imaginés trouve déposé sur les rails de la nouvelle voie, j duas un but analogue.

Fig. 100- — Clmi iot et fossé pour les cïiangcmeots de voie.

Nous terminerons ce chapitre en parlant Jes signaux employés SUT les chemins de fer, pour avertir le mécanicien de l'état de la voie et de la nature des obstacles qui peuvent robstruer*

Lesslgnaux les plus simples sont les signaux que les surveillants de la voie fout à la main. Un petit drapeau, vert ou rouge, tantôt déployé, tantôt roulé, sufflt pour les donner-

Le drapeau roulé (fig. 19 1) signifie que ta voie est libre.

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■.Mk

^ -yjci^

Fig. 19L -^ Cauonmer faisant le signal de la vole III>re,

Un drapeau vert déployé, indicjue la nécessité do ralentir la marche du train.

Un drapeau rouge déployé, commande Farrêt immédiat.

Ce sont là les signaux de jour. Les signaux de nuit se font avec une lanterne, dont la lumière esltour à tour, blanche, verte ou rouge.

Si, dans un cas imprévu, les garde-voîcs n'avaient pas leur drapeau ou leur lanterne sous la main, ils commanderaient l^arrêt, au convoi, en élevant, pendant le jour, les bras au-dessus de la tele, et pendant la nuit, en

agitant vivement, une lanterne quelconque.

Il y a ensuite les signaux fixes. Ces signaux se composent ordinairement, d'un mât, surmonté d'un disque, peint en rouge, qui peut tourner autour d'un axe vertical, de manière à présenter aux trains, sa face rouge lorsqu*ils doivent s'arrêter, ou son champ lorsque la voie est libre* De nuit, le disque est remplacé par une lanterne à feu rouge ou blanc.

Le signal se compose aussi quelquefois d'un système d aileUes, tantôt croisées, tantôt superposées.

Le mouvement de rotation de ces signaux fixes, s obtient par une chaîne, qui court à peu de distance du sol. Cette chaîne s'enroule sur une poulie, et va aboutira un levier, que remployé de la voie manœuvre pour mettre les signaux en action.

Flg. JOî. ^OEstrue signal

Autrefois, la lanterne était fixée au disque et elle présentait aux trains un feu blanc, ou un feu rouge, suivant la position du disque. Mais il arrivait que le mouvement de rotation imprime au disque, projetait Thuile, et que la lanterne s'éteignait. On a remédié à cet inconvénient en plaçant la lanterne

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

sur un support indépendant et immobile.

La lanterne porte deux feux blancs parallèles à la voie. Le disque est percé d'un trou garni d'un verre rouge et muni d'un appendice à verre bleu. Lorsqu'il est parallèle à la voie, on aperçoit du côté des trains, un feu blanc, et du côté de la gare, un feu bleu; lorsqu'il est perpendiculaire, le verre rouge couvre le feu tourné du côté des trains et le verre bleu a disparu, découvrant ainsi le feu blanc tourné du côté de la gare.

La figure 192 fait voir les disques-signaux dont nous venons de signaler l'usage et le mode d'emploi. A est le disque montrant sur la voie, sa tranche ; B, le disque laissant voir la lumière rouge, signe d'embarras sur la voie. C est la lanterne, avec son support.

Ces disques-signaux se placent à l'entrée des stations, à 8U0 mètres en avant de la gare, ainsi qu'aux points de bifurcation, à l'approche des souterrains ou même des passages à niveau très-fréquentés, en un mot, sur tous les points dangereux.