CHAPITRE XII

INCONVÉNIENTS DES CHEMINS DE FER. — SYSTÈMES NOUVEAUX PROPOSÉS POUR REMPLACER LES CHEMINS DE FER ACTUELS. — LE SYSTÈME JOUFFEGY. — LE SYS- TÈME DU RAIL CENTRAL. — CHEMIN d'ESSAI DU RAIL CENTRAL ÉTABLI SUR LES PENTES DU MONT CENIS. — LE MATÉRIEL ARTICULÉ DE M. ARNOUX. — LE SYSTÈME DE l'air COMPRIMÉ, DE M. PECQUEUR. — LE SYSTÈME ÉOLIQUE DE M. ANDRAUD. -- LE SYSTÈME HYDRAUUQUE DE U. GIRARD.

Si l'on considère que nos chemins de fer n'existent encore que depuis un assez petit nombre d'années, il est permis de dire que cette invention n'en est encore qu'à ses débuts, et que l'avenir lui réserve peut-être des transformations importantes. Les tentatives que l'on fait piNir améliorer ce mode de transport méritent doiic de fixer notre attention.

Essayons de faire ressortir les inconvénients qui s'attachent encore, malgré tous leurs mérites, aux chemins de fer actuels.

Deux éléments sont à considérer ici : les rails et la locomotive, la voie ferrée et l'instrument de traction.

De ces deux éléments, l'un, le rail, parait avoir atteint son terme de perfection, l'autre, la locomotive, est susceptible de modifications importantes.

L'emploi de bandes métalliques destinées à annuler les effets du frottement des roues, représente à nos yeux, le côté parfait de ce mode de locomotion. Ces humbles barres de fer couchées sur la poudre des chemins, constituent le plus avantageux et le plup utile des éléments de ce système. Quant à la machine destinée à traîner les convois

sur ces voies artificielles, elle est susceptible de plusieurs reproches.

On peut classer sous deux titres, les inconvénients qui découlent de l'emploi des locomotives : !• défaut de sécurité ; 2' cherté excessive dans le tracé du chemin et le service journalier de la voie.

Quelle que soit l'efficacité des moyens de surveillance établis sur les chemins de fer, quelle que soit la perfection actuellement apportée à la construction des locomotives, l'emploi de ces machines expose à diverses chances d'accidents, que l'on ne peut prévenir que dans de certaines limites. Quand on voit, sur un viaduc très-élevé, une série de wagons remplis de voyageurs, voler, avec la rapidité d'une flèche, sur des rails polis comme la glace, on ne peut se défendre d'un sentiment de terreur, en songeant aux catastrophes que peut provoquer le plus faible obstacle rencontré sur la voie. Des événements terribles ont assez démontré que tous les moyens mis en usage ne suffisent pas toujours pour écarter ces dangers. L'expérience a tristement établi, qu'il n'est point de surveillance ca* pable d'empêcher, dans tous les cas, la rencontre et le choc de deux convois marchant en sens opposé. L'attention des employés d'une ligne peut être distraite ou relâchée un moment, jusqu'à laisser s'engloutir dans le Rhône un convoi de marchandises, et quelques jours après, un convoi de voyageurs dérailler à quelques pas du même abîme. 11 est d'autres catastrophes qu'il n'appartient à aucune puissance humaine de prévoir, et, par conséquent, d'empêcher. On ne le sait que trop, des centaines de voyageurs peuvent se précipiter, par suite d'un déraillement, dans les marais de Fampoux. Rien ne peut prévenir encore la rupture de l'essieu d'une locomotive, accident dont l'événement du chemin de fer de Versailles offrit un exemple si déplorable.

Le défaut de sécurité inhérent à l'emploi des locomotives, frappe suffisamment l'esprit.

Mais les inconvénients, très-graves encore, résultant des dépenses qu^exigent rétablissement et l'entretien de la voie, attirent moins l'attention. Aussi insisterons-nous davantage sur cette dernière considération.

Les dépenses énormes que nécessite rétablissement des chemins de fer, reconnaissent deux causes : !• le tracé du chemin ; 2' son exploitation.

D'après les principes mécaniques sur lesquels reposent la construction des locomotives et leur progression sur les rails, il est impossible de franchir des pentes d'une certaine inclinaison. Les locomotives ordinaires ne peuvent faire remonter aux convois, des pentes de plus de 42 millimètres par mètre; pour surmonter une rampe plus forte, on est obligé d'employer une locomotive de renfort. Au delà de 30 millimètres, une locomotive ordinaire, placée à la tête d'un convoi, reculerait, au lieu d'avancer. Aussi la rampe habituellement admise sur les chemins de fer est-elle seulement de 7 millièmes.

En second lieu, le mode de construction adopté pour les locomotives et les wagons, impose la nécessité de donner au tracé de la voie une direction constamment en ligne droite. Le parallélisme et la fixité des essieux, dans la locomotive et les v^agons, commandent un tracé entièrement rectiligne, et ce n'est que par une dérogation aux principes de la progression et de l'équilibre de ces véhicules, que certaines courbes sont adoptées. Ces courbes sont d'ailleurs d'un rayon tellement étendu, qu'elles présentent, sous le rapport pratique, autant d'inconvénients que d'avantages.

C^est cette double obligation de maintenir la ligne des rails sur un niveau toujours sensiblement horizontal, et d'adopter une direction rectiligne, qui entraine tant de dépenses dans l'exécution de nos routes ferrées. C'est pour cela que l'ingénieur chargé d'exécuter le tracé d'un chemin de fer, est contraint d'aller droit devant lui, élevant par des remblais les

niveaux des terrains trop abaisses, franchissant les vallées sur de longs viaducs, se frayant un passage à travers les montagnes, bouleversant le sol autour de lui, s'écartant des points qu'il aimerait à traverser, traversant ceux qu'il voudrait éviter, changeant les cités en déserts et les déserts en lieux habités.

Cette inflexibilité aveugle imposée à la direction de noslignes,est la cause principale des dépenses excessives qu'entraîne leur exécution ; c'est aussi le point profondément vicieux, nous dirions presque le côté barbare, des chemins dé fer actuels. Ces montagnes percées à jour, ces vallées comblées, ces longs viaducs joignant le sommet des collines, ces fleuves franchis sur un point forcé, ces étangs ou ces marais traversés sur des digues élevées à grands frais, ces longs trajets souterrains, ces sombres tunnels parcourant des lieues entières, et où le voyageur, enfoui dans les entrailles de la terre, est privé du spectacle de la nature et du ciel, tout cela rappelle singulièrement les débuts grossiers de l'art humain. Lorsque les générations futures viendront un jour contempler les débris et les vestiges abandonnés de ces travaux immenses, il est à croire qu'elles concevront quelque dédain de ces merveilles dont nous nous montrons si fiers !

L'emploi des locomotives introduit dans l'exécution des chemins de fer , une autre sou rce de dépenses importantes. L'énorme poids de la locomotive et de son tender, oblige de faire usage de rails très-lourds, et d'établir des fondations d'une grande solidité. C'est pour résister au poids d'une machine pesant à elle seule vingt tonnes au moins (20,000 kilogrammes), que l'on est contraint d'employer ces larges rails, qui entrent pour une si grande part dans les frais d'établissement du chemin.

Le poids excessif de la locomotive offre un second inconvénient, c'est qu'il fait perdre la plus grande partie de la puissance développée par la vapeur. Dans un convoi

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

Fig. 195. — Chemin de fer à rail central, êlnbti m lh66« tur le Moiit-Cenlf.

ordinain\ un quart de la force inolrice est employée à traîner la locomotive et son tender* Cette perte, déjà si considérable, s'accroît encore quand le convoi remonte une pente ; et dans ce cas, la moitié de la puissance de la vapeur est uniqueinejit employée à traîner la machine^ et se trouve ainsi dépensée sans utilité pour le service.

L'exploitation quotidienne des chemins de fer, entraîne une dernière part de dépenses très-onéreuses : nous voulons parler des frais de traction et de combustible* Sur le railway

de Liverpool à Manchester, la dépense annuelle pour la locomotive et le cliarbon se trouve portée, d'après un compte rendu de radministration, à environ 1,500,000 francs pour un transport de 121,872 kilogrammes par jour. Sur celui du Créât- Western, la dépense du coke représente à elle seule 23,250 francs par semaine (1).

(I) La considération des dépenses qui se tient à Teniprui des locomoLlTes olTrc assez de gravité pour avoir autorisé c{iiflqueft ingëiikurs â conclure que les locotnollves ne tout d'un usage avantageux, que sur les ijgnei d'une grande étendue. Sur les Gtiemtns de Ter d*un petit par-

Frappés de Tévidence et de la gravité de ces faits, animés du désir de perfectionner une invention qui rend à la société de si éminents services, un grand nombre d'ingénieurs et de savants se sont appliqués, depuis plusieurs années, à la recherche de moyens nouveaux susceptibles de réaliser avec plus de sécurité et d'économie, les transports sur nos routes ferrées. De ces travaux est sortie toute une série de systèmes destinés, dans la pensée de leurs auteurs, à remplacer les moyens de locomotion actuellement en usage.

Nous allons rapidement passer en revue ceux qui se distinguent le plus par leur originalité. Il en est quelques-uns qui ont été expérimentés d'une manière sérieuse, et qui ont été reconnus applicables, au moins dans certains cas, et dans des conditions spéciales. D'autres ne paraissent pas susceptibles d'emploi. Aucun, d'ailleurs, de ces systèmes nouveaux ne saurait remplacer î^vec avantage la locomotive et la voie ferrée, telles que nous les avons décrites et qui répondent à tous les cas, à toutes les exigences qu'un loiig service a fait reconnaître.

Parmi ces nouveaux systèmes, nous citerons celui du marquis Achille de Jouffroy, fils du marquis Claude de Jouffroy, dont nous avons raconté les travaux sur la navigation à vapeur.

Achille de Jouffroy, qui était à 23 ans, mécanicien en chef du grand arsenal de Venise, et qui est mort en 1863, s'était proposé de construire une machine légère, ayant une grande adhérence, et pouvant passer dans des courbes de petit rayon.

L'inventeur place tout le mécanisme sur un train distinct de celui qui porte la chaudière,

eours il y aurait, selon eux, économie à se servir de chevaux.

On donne, nous ne savons trop pourquoi, le nom de chemin de fer américain^ è ces lignes ferrées qui commencent à se répandre en France pour les petits parcours, et sur lesquels la traction s*opère au moyen de chevaux. Un chemin de fer de ce genre est établi de Paris à Versailles. On en voit aussi quelques-uns dans d*autres localités de la France.

et les deux trains sont soutenus sur deux roues seulement. Au milieu du train d'avant, se trouve une roue motrice de grande dimension. Cette roue de fer, munie d'une jante en bois, repose sur un rail strié spécial, posé au milieu de la voie. C'est cette roue de bois qui détermine l'adhérence sur le rail strié. Le tender et les wagons sont tous pourvus de roues libres sur l'essieu ; ils sont reliés entre eux par des articulations. Les rails, pourvus d'un rebord, sont en fonte.

Ce système n'a point reçu d'application sur une grande échelle, de sorte qu'il est impossible de l'apprécier en dernier ressort. Ses dispositions ayant paru vicieuses à nos ingénieurs, il fut abandonné, après quelques essais. L'adhérence obtenue par une roue de bois, ne parut pas un moyen sérieux.

M. le baron Séguier, s'il n'est pas l'inventeur du rail central^ a, du moins, beaucoup contribué à appeler l'attention sur ce système, d'abord en le perfectionnant, de manière à l'appliquer, non-seulement sur les pentes, mais encore sur les routes de niveau, ensuite en plaidant sa cause, à différentes reprises, devant l'Académie des sciences, avec la verve et Foriginalité qui distinguent cet honorable savant.

Le système du rail médian^ ou central^ consiste à placer entre les deux rails ordinaires de la voie, une troisième bande de fer, portée à un niveau un peu plus élevé. Ce troisième rail est destiné à fournir l'adhérence nécessaire à la traction. Les rails latéraux n'ont plus dès lors, d'autre fonction que de supporter les wagons.

Contre le rail médian viennent presser deux petites roues, tantôt horizontales, tantôt obliques ou moyennement inclinées. Ces roues, ou galets^ poussées par la vapeur, pressent avec force le rail, et déterminent l'adhérence nécessaire à la progression. 11 est dès lors inutile de donner à la locomotive cet énorme poids, qui est le vice fondamental du

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système actuel de nos chemins de fer; car ce poids excessif de la locomotive exige une solidité extraordinaire dans les constructions de la voie, et conduit à ce résultat, anti-économique et anti-mécanique, de donner au moteur le quart, et quelquefois la moitié, du poids qu*il doit entraîner.

Il parait que dès Tannée 1830, ce système était breveté en Angleterre, au nom de MM. Ericsson, l'inventeur de la machine à air chaud, et Vignole, Fingénieur anglais à qui Ton doit rinvention du rail qui porte son nom.

En 1840, un autre brevet fut accordé, pour la même application, à un autre ingénieur anglais, M. Pinkus.

Au mois de décembre 1843, M. le baron Séguier entretint, pour la première fois, notre Académie des sciences, du système du rail central j qu'il ne voulait point restreindre aux fortes pentes, mais qu'il proposait d'étendre aux grandes lignes ordinaires, même dans le cas des grandes vitesses.

M. Séguier fit breveter ce système en 1846, et il est revenu assez souvent, depuis cette époque, sur cette invention devant l'Académie des sciences.

M. le baron Séguier a raconté^ dans une communication faite à l'Académie des sciences, le 26 mars 1866, que l'enipereur Napoléon III, qui s'intéresse particulièrement à ce système, caractérisa « par une comparaison juste et spirituelle » les chemins de fer actuels comparés à la méthode du rail central.

a Permettez-moi, dit M. le baron Séguier, dans sa communication récente à TAcadémie, de répéter dans cette enceinte, une comparaison juste et spirituelle, tombée dans notre oreille d'une bouche auguste :

« Les convois sur les chemins de fer, nous disaitelle dans un langage figuré, ressemblent au défilé d'un troupeau de moutons précédé d'un éléphant ; or, pour faire passer Téléphant, il faut une solidité de voie qui serait inutile si un simple bélier marchait en tôle. L'essieu moteur de la locomotive porte environ 18 tonnes, les essieux des wagons qui la suivent ne supportent que le tiers de cette charge ; le passage de la locomotive exige donc seul un échan-

tillon de rail plus fort que celui nécessaire à la circulation des wagons, et tous les travaux d'art de la voie doivent satisfaire au passage de l'éléphant I »

Il paraît que M. le baron Séguier répondit à l'Empereur :

a Sire I il ne faudrait pas même un bélier en tête du troupeau; il suffirait d'une modeste brebis. »

Cette modeste brebis, c'est une machine à vapeur serrant les petites roues motrices contre le rail médian.

Dans la même communication faite à l'Académie des sciences, M. le baron Séguier met parfaitement en lumière les avantages de ce système. Nous le laisserons donc parler.

a Avec notre système de traction par laminage, dit M. Séguier, nos roues motrices horizontales étant serrées contre le rail intermédiaire par la seule résistance du convoi, le poids de la locomotive ne joue plus aucun rôle pour l'adhérence ; il peut dès Ion être strictement réduit à celui des organes indispensables à la production de la force motrice. C'est ainsi que, composant notre moteur d'une puissante chaudière à double foyer en tôle d'acier, du poids de 18 tonnes, portée sur une plate-forme à trois essieux, et d'un mécanisme à quatre cylindres pesant 12 tonnes, destinés à faire tourner nos roues motrices horizontales, installées elles-mêmes dans un bflti supporté par deux essieux, nous arrivons très-facilement à n'imposer à chacun des cinq essieux soutenant sur les rails la masse totale de 30 tonnes de notre moteur complet, qu'une charge de 6 tonnes, c'est-à-dire celle-là môme qui pèse habituellement sur chacun des essieux des wagons de marchandises.

« La séparation sur les cinq essieux du moteur rendue possible par notre système, réalise sans exception, Tuniformité du chargement maximum, de 6 tonnes ordinairement usitée pour les essieux des wagons des chemins de fer; dès lors l'échantillon des rails, calculé aujourd'hui en vue du passage d'essieux moteurs chargés de 14 à 18 tonnes, pourrait être réduit sans inconvénient.

« Ce ne serait pas le seul avantage offert par cette installation séparée du générateur de vapeur et du mécanisme de traction sur des supports distincts ; ce genre de construction permet de désunir rapidement la chaudière et le moteur. Il apportera dans le matériel des locomotives une simplification et une économie de plus d'une sorte ; une môme chaudière pourra faire le service de trois appareils de traction. Détachée d'un mécanisme qui vient de fonctionner.

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ayant besoin de nettoyage et de vérification, réattelée immédiatement à un autre en parfait état d'entretien, la môme chaudière serait, par la continuité de son service, soustraite aux détériorations produites par les effets sur le métal des variations de température. Le charbon des allumages successifs et celui brûlé pendant les temps d'arrêt pour nettoyage et vérification se trouverait économisé ; une partie des dépôts qui se forment principalement au moment du refroidissement du liquide serait ainsi évitée. Le capital consacré à racquisidon des locomotives et à leur entretien serait considérablement diminué.

« L'adhérence de nos roues motrices horizontales, puisée dans la seule résistance du convoi, permet aux essieux moteurs de tourner constamment sans un minimum de pression, par conséquent avec la moindre force perdue dans les frottements d'axe. Notre système jouit seul de cet avantage. 11 en est tout autrement des essieux moteurs des locomotives actuelles; ceux-ci tournent toujours sous un maximum de frottement, puisqu'ils supportent incessamment la partie du poids de la locomotive qui leur est affectée pour l'adhérence des roues sur les rails, soit que la locomotive chemine seule, soit qu'elle Iratne un lourd convoi ! l*ar notre dispositif, emprunté à la pince du banc à étirer, les choses se passent autrement ; la résistance du convoi étant la cause unique du serrage de nos roues motrices contre le rail intermédiaire, elles tournent sous un frottement d'axe minimum, puisque l'effort de rapprochement reste constamment en équation avec la résistance même des wagons traînés qui le produit. Tous les progrès de l'art de la construction peuvent, par un tel système, être utilisés au profit de la légèreté du moteur.

« La locomotive, avant de rien remorquer, doit se transporter elle-même; aussi notre intelligence souffre vivement lorsque noiTs voyons les fortes rampes admises dans les tracés nouveaux franchis par le seul poids de lourdes machines, dont la plus grande partie de la puissance est absprbée par leur propre ascension.

« Messieurs, les conditions économiques d'établissejnent et d'exploitation des chemins de fer du troisième réseau exigent évidemment des innovations capitales. Le mode de traction actuel, par le fait seul du poids des locomotives^ doit être remplacé ; il entraîne trop de frais dans l'établissement et l'entretien de la voie; il amoindrit les profits de la traction par le transport de poids morts trop considérables (1). »

Il y a dans le mécanisme adopté par M. le baron de Séguier, une disposition très-rationnelle. C'est que Tadhérence est toujours pro-

(1) Comptes rendus de l'Académie des sciences ^néemce du 3G mars 1866.

portionnelle à la résistance; en d'autres termes, que ladhérence des rouus contre le rail central, loin de rester constante, comme c'est le cas de nos chemins de fer actuels, s'accroît ou diminue, selon qi^e le poids à traîner, c'est-à-dire le convoi, est plus ou moins considérable.

Ce résultat s'obtient par l'emploi du levier à\i funiculaire. Les roues qui pressent le rail médian, sont fixées à l'extrémité d'une sorte de double pince, qui ressemble à une tenaille, avec ses deux longues branches et les petites branches de sa mâchoire. Les longues branches de la tenaille étant lices au convoi, plus le convoi est lourd, plus les roues motrices attachées à la mâchoire doivent mordre avec force sur le rail, et accroître l'adhérence.

Ainsi, plus la résistance à la traction s'accroît, plus s'accroît aussi l'adhérence.

Une autre disposition qui paraît également devoir être avantageuse dans la pratique, c'est la séparation que fait M. Séguier, de la chaudière à vapeur et du mécanisme. La chaudière et le système moteur, sont portés, chacun, sur un v^ragon différent.

Toutes ces particularités donnent au système de M. Séguier une excellente physionomie. Malheureusement il n'a pas encore obtenu la sanction de la pratique. Nous avons vu, dans le cabinet de l'honorable académicien, un modèle en bois, de 3 mètres de long, du châssis du wagon porteur de la pince, ou levier funiculaire. D'après ce qu'a bien voulu nous dire M. Séguier, un ingénieur éminent, M. Duméry, s'occuperait,depuis plusieurs années, de construire une locomotive destinée à mettre en évidence tous les bons résultats promis.

Voilà tout ce que nous pouvons communiquer à nos lecteurs sur ce chapitre.

Ce qui nous frappe dans les idées de M. le baron Séguier, c'est qu'il prétend appliquer le système du rail médian à toute ligne de chemin de fer, non-seulement pour remonter et descendre les pentes, mais pour courir sur

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Fig. 19G. — Locomotive de M. Fell pour le chemin de fer à rail central.

les rails de niveau. Son opinion s^écarte, en cela, de celle de la plupart des ingénieurs, qui, tout en reconnaissant Tincontesiable utilité du système du rail central pour remonter les pentes, limitent son usage à ce cas particulier, et le déclarent fort inférieur, pour les cas ordinaires, à la locomotive actuelle.

C'est ainsi qu'a raisonné un ingénieur anglais, M. Fell, et c'est en conséquence de ce raisonnement qu'il a procédé.

Selon M. Fell, les machines à adhérence centrale, ne sont applicables que pour les cas de fortes rampes, et pour les petites vitesses. Dans ces conditions, elles permettent de développer un effort considérable de traction, avec un moteur d'un faible poids. M. Fell a donc combiné et exécuté une locomotive, destinée à réaliser l'application pratique du système du rail médian, dans les conditions que nous venons d'énoncer, c'est-à-dire pour remonter les rampes.

Vers la fin de l'année 1863, la locomotive de M. Fell fut essayée dans le Derbyshire, sur

le chemin de Cromfort à High-Peak, lequel dessert une partie de ce district houiller près de la station de Whaley-Bridge.

Un plan incliné de 72 millimètres par mètre, de 1 46 mètres de longueur , part de cette station, et est desservi par des câbles, que commande une machine fixe. M. Fell obtint l'autorisation d'y établir ses trois rails, et de prolonger cette voie sur un coteau voisin, dont la longueur est de 137 mètres, dont l'inclinaison varie de 76 à 100 millimètres, et qui présente quatre courbes d'un rayon de 50 mètres seulement.

Le troisième rail de cette voie fut posé à plat, à 20 centimètres au-dessus du niveau des deux rails ordinaires. Il était du même modèle que ceux de la voie courante. La locomotive était une machine-tender, pesant, vide, 14 tonnes, et 16 tonnes et demie, approvisionnée. La surface de chauffe totale, était de 42 mètres.

Cette machine que l'on voit représentée ci-dessus, se compose, en réalité, comme m^ canisme, de deux machines distinctes, ayant

chacune sa chaudière à vapeur, ses cylindres et son régulateur. L'une agît par l'adhérence naturelle que produit le poids de la locomotive sur les rails latéraux ; l'autre, par l'adhérence supplémentaire obtenue par la pression des roues horizontales contre le rail central. La première est à deux cylindres extérieurs et à quatre roues couplées d'un diamètre de 0",60. La seconde, également à deux cylindres disposés entre les roues, parallèlement à la chaudière, agit sur quatre roues horizontales, du diamètre de 0",40, que des ressorts à boudin poussent contre le rail central. Des boîtes à sable permettent d'augmenter l'adhérence sur les rails.

Chaque wagon est muni en son milieu et sous les châssis, de quatre galets directeurs, destinés à agir également sur le rail central et à empêcher, dans les courbes, les bourrelets des roues de frotter contre les rails extérieurs.

Les figures 197 et 198 mettent en évidence le mode d'action et la disposition des roues qui viennent agir contre le rail médian.

Fig. 197. — Coupe de la vole du chemin de fer du Mont- Ceois, Yue des rails.

La figure 197 donne une coupe de la voie et montre la situation du rail médian d, serré entre les deux roues a, a, qui déterminent l'adhérence et la progression.

La figure 198 est une coupe horizontale des quatre roues du rail médian et du mécanisme pressant les roues contre ce rail, pr est une tige mue par le piston de la machine à vapeur, qdq le rail médian, a, a les roues. Les ressorts en spirale A, 6, 6, A, serrés par le sommier y, que le mécanicien peut mettre

en mouvement du tablier de la machine, pressent les roues a, a^ a, a contre le rail central. Dans les expériences auxquelles a assisté un ingénieur français, M. Desbrière, celte machine remonta facilement le plan incliné, en remorquant quatre wagons du poids de sept tonnes. Le train parcourut ensuite le palier, et s'arrêta au pied du coteau oti la pente dépasse 80 millimètres. On supprima les wagons, et la machine fut lancée seule sur la rampe, en faisant agir ïe mécanisme extérieur seulement. La locomotive ne put s'élever que de quelques mètres. Alors on débrida le mécanisme intérieur, et aussitôt, elle remonta la rampe, avec une vitesse de 20 kilomètres à Fheure, Attelée à un ou deux wagons, elle marcha encore avec une vitesse de 16 kilomètres; avec quatre wagons dont le poids joint à celui de la locomotive elle-même s'élevait à 44 tonnes, la vitesse fut réduite à 8 kilomètres. La tension exercée sur chaque roue était de 2 tonnes, la pression de la vapeur de 8 atmosphèi^s elTecUves.

Fîg. 1^> — Houes horizontales et rail central de la locomoUre du M ont- Ce nia.

Ces résultats parurent tellement satisfaisants, quoique la locomotive ne fut encore qu'une machine d'essai, susceptible de perfectionnement, qu'il fut décidé que les expériences seraient répétées sur la route du Mont-Cenis, c'est-à-dire dans le massif des montagnes qui sépare la France de ritalie.

Les gouvernements de France et d'Italie ne tardèrent pas à accorder Tautorisation nécessaire à cette grande expérience.

Le réseau des chemins de fer qui relient la France à l'Italie, présente une interruption de 77 kilomètres, entre Saint-Michel en France, et Suse en Piémont. Les diligences mettent 10 à 12 heures à faire ce trajet, snr une route de 10 mètres de largeur, qui offre une pente moyenne de 77 millimètres, et qui commence du côté de la France, à la hauteur de Lans-le-Bourg. Mais, outre l'inconvénient de l'interruption des voies ferrées, le passage de la montagne devient, dans l'hiver et au commencement du printemps , extrêmement difficile, à cause des neiges et de la glace qui s'accumulent sur la route. Les avalanches ajoutent encore aux dangers du passage. On est alors forcé de remplacer les diligences par des traîneaux^ nom pompeux qui signifie seulement diligences sans roues, traînées sur la neige par des chevaux. La durée du passage de la montagne est aloi-s livrée à tous les hasards des événements et du temps.

Au mois de mars 1865, nous avons passé le Mont-Cenis, pour revenir d'Italie en France. L*énorme accumulation des neiges, le voyage fait en pleine nuit, sur le faite de précipices épouvantables, l'insouciance des postillons commis à la direction des prétendus traîneaux^ tout cela a mis sous nos yeux avec une triste éloquence, les dangers du passage de cette montagne à l'époque des neiges, et la nécessité de supprimer, au plus vite, sur les sommets alpestres ce mode de transport périlleux et arriéré.

C'est pour éviter ce passage, que l'on est en train, comme nous l'avons dit, de creuser le fameux tunnel du Mont-Cenis, ou pour mieux dire du mont Tabor, dont nous avons parlé dans un chapitre précédent. Mais ce tunnel ne sera probablement pas terminé avant l'année 1872 environ.

Dans ces circonstances, on a pensé à de-

vancer l'ouverture du tunnel des Alpes, par l'établissement d'une voie ferrée, sur les flancs mêmes du Mont-Cenis, et d'y essayer le système du rail central.

MM. Brassey et Fell, au nom d'une compagnie anglaise, ont proposé aux gouvernements français et italien, de construire un chemin de fer à rail central, entre Saint-Michel et Suse, en attendant l'achèvement de l'immense souterrain du chemin de fer. Us ne demandaient, d'ailleurs, aucune subvention, car la compagnie qui se charge de la construction de cette route, compte en tirer des bénéfices suffisants, pendant le temps que prendra encore le percement des Alpes; peut-être même après l'ouverture du tunnel, car beaucoup de voyageurs préféreront le voyage en plein air, à la traversée du sombre et long corridor percé dans la masse de la montagne.

Nous n'avons pas besoin de dire que les locomotives ordinaires n'auraient jamais pu gravir ces pentes, qui atteignent quelquefois 80 millimètres et plus, ni tourner dans ses fortes courbures. La locomotion nu moyen du rail central, s'appliquait donc admirablement dans ce cas.

La ligne d'essai, qui a été construite de 1864 à 1865, est située entre Lans-le-Bourg et le sommet du Mont-Cenis. Elle commence à la hauteur de 1622 mètres au-dessus du niveau de la mer, et se termine à une élévation de 1773 mètres, ce qui fait une différence de niveau de 151 mètres, pour une longueur d'environ 2 kilomètres, ou, comme on dit, de 75 millièmes. La voie tourne en angle aigu, et réunit les deux zig-zags de la rampe, par une courbe de 40 mètres de rayon seulement. Excepté en ce point, la voie ferrée est placée sur le côté extérieur de la grande route, occupant de 3 à 4 mètres de sa largeur, et laissant au moins 6 mètres libres, pour la circulation des voitures, charrettes et diligences, ce qui est parfaitement suffisant pour le trafic actuel. En outre, la clôture du chemin de fers'interposant entre la route libre

et le précipice, assure une sécurité plus g^nde aux diligences qui font le trajet. Les chevaux et les mulets s'habituent rapidement au passage des trains. On peut dire, du moins que, pendant six mois de circulation, aucun accident ne s*est encore produit. D'ailleurs le mouvement ne peut que diminuer sur la route ordinaire après l'ouverture du nouveau chemin de fer. 11 est donc à prévoir que la largeur de la route libre sera plus que suffisante.

Comme on a choisi pour cette ligne d'essai, le point le plus difficile de la route du Mont- Cenis, les résultats seront tout à fait concluants pour l'avenir du nouveau système.

La voie a été éprouvée en ce qui concerne les mauvais temps, les neiges et les tourmentes atmosphériques.

Contre toute attente, l'adhérence des roues s'est trouvée meilleure en hiver qu'en été. Quand la neige a été enlevée des rails, elle les a nettoyés, elle les laisse secs et parfaitement propres, tandis que pendant la saison d'été la poussière et l'humidité les rendent gras.

La pente moyenne de la ligne entière, de Saint-Michel à Suse, n'est que d'environ 40 millièmes; la pente maximum est de 83 millièmes. On se propose d'appliquer le rail central partout où la pente dépasse la moyenne de 40 millièmes. Sur les 2 kilomètres de la ligne d'essai, il y a 8S0 mètres en courbe, dont la moitié à rayons inférieurs à 80 mètres ; mais sur la ligne entière, la proportion des parties courbes sera beaucoup moindre.

Les neiges qui obstruent la route pendant l'hiver, ont forcé de couvrir une partie de la voie : environ 12 ou lH kilomètres. Sur une longueur de 5 kilomètres, on s'est contenté d'une couverture en bois, parce que la neige n'y atteint ordinairement qu'une épaisseur peu considérable. Sur 7 kilomètres, on construira des couvertures en bois et en fer. Enfin les trois derniers kilomètres.

qui sont exposés aux avalanches, seront abrités par de fortes voûtes, en maçonnerie.

La dépense de déblaiement de la route actuelle, est de 12,000 francs par an, elle est de 32,000 francs pour la route du Saint-Gothard. Ce chiffre d'entretien donne une idée de la quantité de neige qui, chaque hiver, tombe sur ces abrupts sommets. Mais, grâce aux couvertures établiesdanslesendroits difficiles, la neige gênera très-peu le service de la voie ferrée. Les locomotives pourront, d'ailleurs, pousser elles-mêmes, le cas échéant, des charrues à neige.

Pendant l'été de 1865, deux locomotives du système de M. Fell furent essayées sur la ligne du Mont-Cenis. L'une était celle qui avait été employée à Whaley-Bridge, l'autre une machine perfectionnée, du même poids que la première, et dans laquelle les mécanismes qui agissent sur les roues verticales et sur les roues horizontales, sont solidaires, ce qui simplifie beaucoup le jeu des organes.

Avec la première machine le capitaine Tyler constata qu'on remontait facilement la ligne de 2 kilomètres, en 8 minutes, avec un train composé de trois wagons, d'un poids total de 16 tonnes. La vitesse moyenne qui résulte de ces essais est de 13 kilomètres à l'heure, au lieu de 12 kilomètres, vitesse maximum prévue dans le projet d'établissement de cette voie.

Avec la seconde machine, on atteignit une vitesse de 1 1 kilomètres, en remorquant un train de cinq wagons, pesant, avecla machine, 42 tonnes, et on dépassa 14 kilomètres à l'heure, en réduisant le train à 3 wagons (poids total 33 tonnes). A la descente, grâce aux freins employés, la vitesse ne dépassa pas 10 kilomètres.

Ces expériences suffisaient pour démontrer l'excellence du système de M. Fell, et la possibilité d'adopter pour les lignes de montagnes, des pentes de 60 à 80 millièmes.

Sur le rapport d'une commission spéciale

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

Fjg..itfi* — Châssis d'un wagon articulé du système Arnoux.

instituée par le gouvernement français, la concession du chemin de fer du Mont-Cenis fut accordée à MM. Brassey, Fell et C", pai décret du 4 novembre 1865.

Le 6 juillet 1866, une expérience solennelle a eu lieu sur la partie terminée de la routé ferrée du MontrCenis, en présence du Ministre des travaux publics de France, qu'accompagnaient le directeur général M. de Franqueville et plusieurs ingénieurs. La partie déjà achevée, du chemin de fer à rampes tournantes établie sur ce point, le long de la route carrossable, fut parcourue par un convoi composé de plusieurs voitures, : avec une vitesse de 18 kilomètres à Theure à la montée, et de 15 kilomètres à la descente. La pente atteint jusqu'à 8,50 pour 100, et certaines courbes n'ont pas plus de 40 mètres de rayon.

Les travaux sur le versant italien doivent être achevés en novembre 1866. On peut donc espérer voir l'Italie et la France bientôt reliées l'une à l'autre par une voie ferrée non interrompue.

Le système du rail central, s'il se généralise sur les parties des chemins de fer qui présentent de fortes rampes, constituera un T. î.

progrès notable : 1" parce qu'on n aura plus besoin de tranchées et de remblais aussi coûteux que ceux qu'on a été obligé d'exécuter jusqu'ici pour aplanir les routes; 2° parce que les fortes rampes permettant de réduire à moitié le développement des lignes, en évitant les grands détours destinés à adoucir les pentes, il en résultera une économie considérable dans les frais de construction, d'entretien et d'exploitation de ces lignes. En diminuant de moitié, d'une part, la longueur du chemin, et d'autre part, la vitesse des locomotives, on fera le trajet toujours dans le même temps ; seulement, la charge utile des trains sera considérablement augmentée.

Parmi les avantages du système du rail central, nous devons encore mentionner les garanties de sécurité qui résultent de l'emploi du troisième rail. Ce rail ne sert pas seulement à augmenter l'adhérence de la machine , et par conséquent, sa puissance de traction; il joue, en même temps, le rôle d'un frein des plus énergiques, pour modérer la vitesse, ou pour arrêter, à la descente, les véhicules qui se seraient détachés. Enfin, par le moyen des galets horizontaux que portent les wagons, et qui s'appliquent aussi

contre le rail central, celui-ci guide, en quelque sorte, le train et rempêche de dérailler. On peut dire, sans exagération, que les parties les moins dangereuses du chemin de fer du Mont-Cenis, seront celles où les fortes pentes nécessiteront l'usage du rail central. Cette considération pourrait même conseiller l'emploi du même système sur les pentes inférieures à 40 millièmes, afin d'y augmenter la sécurité , surtout au passage des courbes.

M. Desbrière, dans le savant mémoire auquel nous avons emprunté la plupart des indications qui précèdent (1), a démontré par des calculs rigoureux, que l'application du rail central au cas d'une exploitation par trains de 100 tonnes (charge maximum qui suffirait dans la plupart des cas) n'offre aucune difficulté sérieuse. Mais il ne faut pas oublier que le rail central doit toujours être considéré comme un moyen de locomotion exceptionnel, appelé à remplacer le système ordinaire dans les cas où celui-ci cesse d'être applicable, et incapable de lutter avec lui sur les grandes lignes à pentes faibles.

Le troisième système nouveau méritant une mention spéciale, est celui des trains articulés de M. Arnoux, qui fonctionne sur le chemin de fer de Paris à Sceaux et à Orsay, et qui a pour edet de donner une mobilité remarquable à tout un convoi.

Les trains de devant de la locomotive et des v^agdns, sont rendus mobiles, de manière à permettre au convoi de tourner dans les courbes les plus petites, de suivre toutes les sinuosités de la route la plus infléchie.

Les figures 199 et 200 feront comprendre le mécanisme du système de M. Arnoux.

La première représente le châssis d'un wagon, vu à plat.

(1) Études sur la locomotion au moyen du rail central^ par M. Desbrière (extrait des mémoires de la Société des iiigéaiears civils), la-8*, Paris, 1865.

On voit que le wagon se compose de deux trains. Le premier est mobile autour d'une cheville ouvrière, le second est fixe.

Examinons d'abord le train antérieur, ou le train mobile.

A, est la cheville ouvrière, autour de laquelle pivote l'avant-train. Un disque BB, maintenu par des barres de soutènement, qui aident à sa flexion, tourne autour de la cheville ouvrière, et entraîne l'essieu DD des roues du wagon. La barre C, est le timon de la voiture.

Le train postérieur, muni de deux autres roues D, D, posant sur le rail, comme les roues antérieures, est pourvu de quatre petites roues, ou galets, E, fixées autour d'un disque de bois GIIL Ces roues obliques, au moment où le train antérieur vient à tourner, pressent contre l'intérieur du rail, et empêchent le déraillement. Le déraillement ne manquerait pas, en effet, de se produire, au moment où l'avant-train vient à tourner, si une puissance contraire ne ramenait dans la direction normale les roues de derrière, qui tendent, soit à franchir le rail, soit à monter par-dessus.

Flg. 200. — OispositloD des roues obliques.

La figure 200 est destinée à montrer à part la disposition des roues, ou galets, obliques, contre l'intérieur du rail : D, D, sont les roues du wagon, E, E les roues obliques, I la projection du disque GIH, qui porte ces roues obliques.

Ce mécanisme donne un résultat irréprochable pour les convois qui ne dépassent pas

LOCOMOTIVE ET CHEiMINS DE FER.

un certain poids ; mais il ne peut s'appliquer pour les trains pesamment chargés, et tel est le défaut qui a empêché le système de M. Arnoux de se généraliser sur les lignes récemment construites.

Il nous reste à décrire un petit nombre de systèmes qui diffèrent essentiellement des précédents par les forces mises en jeu pour obtenir la locomotion, et par les dispositions résultant de Femploi de ces forces.

Nous parlerons d'abord du système des machines fixes. Ici, les locomotives sont supprimées, et la traction s'opère au moyen de cordes ou de câbles, tirés par une'ou plusieurs machines à vapeur fixes, établies au point de départ ou sur le trajet de route.

Le plus remarquable de ces systèmes est celui qu'a imaginé récemment, M. Agudio, ingénieur et député italien. Il a pour résultat de faire disparaître les inconvénients trèsnombreux attachés jusqu'ici au système des plans inclinés sur lesquels la traction s'opère par une machme fixe agissant sur un câble.

Dans le système de M. Agudio, le convoi est poussé par un chariot placé à sa queue, et qui porte deux tambours à gorge, sur lesquels passe deux fois, un câble de touage fixe. Le mouvement de rotation est imprimé à ces tambours, par un câble sans fin, qui s'enroule sur deux couples de poulies, fixées sur le chariot à côté des tambours, de manière à entraîner ceux-ci dans leur mouvement. Deux machines à vapeur, installées à la station inférieure et à la station supérieure, tirent les deux brins du câble moteur en deux sens opposés.

Le système Agudio permet d'adopter sur de grandes longueurs, de fortes rampes et des courbes de petits rayons, tout en offrant une grande sécurité. Des expériences faites en présence d'hommes compétents, ont prouvé qu'il fonctionnait sans difficulté ; aussi est-il question de l'appliquer au passage du Simplon, qui a déjà donné lieu à tant de projets.

Sur le nouveau chemin de fer brésilien de Santés à Jundiahy, où il s'agissait de franchir lai Serra-do'Mar y avec des rampes de 10 centimètres par mètre (la différence du niveau pour 8 kilomètres, est de 800 mètres), on emploie une machine fixe pourvue d'un câble de fil de fer, de 3 centimètres de diamètre, qui s'enroule sur une grande roue horizontale et s'attache, par un bout au train descendant, et par l'autre au train montant, ce qui est le principe ordinaire des plans automoteurs. La montée entière a été divisée en cinq étapes, dont chacune a près de 2 kilomètres de longueur. Chacun de ces tronçons se termine par une plate-forme où se trouve une machine à vapeur fixe pouvant remorquer 50 tonnes avec une vitesse de 16 kilomètres àFheure.

Cette voie, qui a nécessité d'immenses ouvrages d'art, a été inaugurée en juillet 1864.

Un autre système de machine fixe , mais dont les avantages sont problématiques, est celui des locomotives à air comprimé.

M. Andraud, homme d'un esprit ingénieux, mort en 1863, avait cru pouvoir appliquer l'air comprimé comme agent moteur aux voies ferrées. Il essaya de substituer l'air comprimé à la vapeur , en faisant porter le réservoir d'air par le tender, et renouvelant la provision de fluide moteur au moyen de réservoirs fixes échelonnés sur la voie et alimentés par des moteurs naturels, tels que chutes d'eau, courants, rapides, etc.

Le mécanicien Pecqueur avait adopté le même principe ; mais au lieu de faire porter le réservoir d'air par le véhicule, il avait imaginé de puiser cet air comprimé dans un tube fermé, qui régnait sur toute la longueur de la voie. Pour faire arriver l'air comprimé dans les boîtes à distribution, la locomotive portait des tiroirs, ou glissières creuses, en communication avec des tubulures à soupape, dont le grand tuyau longitudinal était muni de distance en distance.

Ce système était beaucoup trop compliqué pour se prêter à aucun usage pratique.

M. Andraud est encore l'inventeur du systéme éoiiquej qui offre tous les inconvénients du système des machines fixes, et de plus, les défauts qui lui sont propres.

Dans ce nouveau système, on supprime la locomotive, et l'on imprime le mouvement aux voitures, par l'effet de la compression et du refoulement de Tair dans un tuyau flexible, couché au milieu de la voie. Un tube de cuir, rendu imperméable par plusieurs enveloppes de caoutchouc, est disposé tout le long de la voie, entre les deux rails. Une voiture placée sur les rails, repose sur ce tube, à Taide d'une large roue de bois dont elle est munie. Quand on vient, en ouvrant un robinet, à introduire de l'air comprimé dans le tube, celui-ci, subitement gonflé, pousse en avant la voiture en faisant office de coin, et la lance sur les rails.

Le réservoir d'air comprimé, qui consiste en un canal enfoui sous le sol, est établi sur le bord delà voie. Des machines à vapeur, disposées en nombre convenable, sur toute l'étendue de la ligne, servent à condenser Tair dans ce réservoir (1).

Dans le système éolique, on supprime, avons-nous dit , la locomotive ; on se met par conséquent à l'abri des inconvénients qu'entraîne le poids considérable de cet appareil moteur, et des dépenses qu'absorbe son entretien. On peut tourner sans difficulté les courbes du plus petit rayon ; les pentes ordinaires sont franchies sans obstacle, et si les rampes sont trop considérables, rien de plus

(I) En raison de la faible intensité de la force motrice qui réside dans Tair comprimé, le système éoliqoe ne pourrait servir à traîner de lourds conyois composés d'une série de wagons : une seule voiture pourrait chaque fois être mise en marche. Cette disposition ne serait pas à la rigueur un désavantage. Il y aurait peut-être, au contraire, une utilité marquée à établir sur les chemins de fer^ au lieu de convois composés d'une douzaine de voitures partant trois ou quatre fois par jour, un transport régulier, formé d'une seule voiture, partant chaque cinq ou six mi-

DUtCS.

simple que d'accroître la puissance motrice : il suffit d'augmenter les dimensions du tube propulseur.

Cette faculté de tourner dans les courbes et de remonter certaines pentes, simplifierait dans une proportion extraordinaire, le tracé des chemins. Ces énormes remblais, ces nivellements de terrain, ces viaducs, ces tunnels, qui sont une source de dépenses incalculables dans le tracé des chemins de fer ordinaires, disparaîtraient à la fois : la terre, telle à peu près que Dieu l'a faite, suffirait aux modestes nécessités de ce système.

Malheureusement, il n'a rien de pratique et ne pourrait s'appliquer à des lignes étendues. Tout au plus donnerait-il de bons résultats pour des chemins d'un petit parcours, ou pour les embranchements des grandes lignes. Nous avons vu fonctionner, en 18S6, dans un terrain vague des Champs- Elysées, le système éoltquede M. Andraud. C'était un joli joujou, mais ce n'était qu'un joujou.

Le système hydraulique^ imaginé et essayé sur le chemin de fer de Dublin à Cork, par un ingénieur anglais, M. Shuttleworth, et sur lequel un constructeur français, M. Girard, a plus tard appelé l'attention, offre une grande analogie avec le système de M. Andraud. En effet, au lieu d'un tube rempli d'air comprimé, M. Girard emploie un tube plein d'eau. • Dans les deux systèmes , le train ouvre et ferme successivement, en passant, des robinets, à l'aide desquels on injecte le fluide moteur dans un appareil de locomotion.

L'appareil de locomotion, dans le système Girard, consiste en deux turbines placées sous les wagons, et qui impriment aux roues le mouvement de rotation. La conduite d'eau, disposée entre les rails, sur tout le parcours de la voie, est alimentée par des réservoirs distribués le long de la voie, de distance en distance.

LOCOMOTIVE ET CHEMINS DE FER

M. Girard a imaginé récemment de faire porteries wagons sur des patins reposant sur le rail par deux surfaces cannelées sous lesquelles on introduit de Teau, destinée à réduire considérablement le frottement.

Ce système parait dépourvu de valeur pratique. La quantité d'eau nécessaire pour alimenter les conduites, constituerait un sérieux obstacle, car dans les temps de sécheresse, ou pendant les hivers très-rigoureux, on serait souvent forcé de suspendre le service de la voie hydraulique. Les passages au niveau des routes, les services de gares, etc. seraient impraticables.

L'idée de M. Girard de réduire la résistance de frottement par l'interposition de l'eau est fort peu applicable à la locomotion ; mais peut-être rendrait-elle des services dans la construction des turbines, paliers glissants, volants, hélices de bateau à vapeur, etc., où ce moyenservirait à diminuer le frottement par les axes.

Le dernier système dont nous nous occuperonsy est le système atmosphérique^ dans lequel la locomotive est supprimée. La traction s'opère à l'aide de machines aspirantes qui font le vide dans un tube de fonte couché entre les rails, au milieu de la voie, et dans lequel se meut le piston voyageur.

Ce système fut adopté, en 1847, par la compagnie du chemin de fer de l'Ouest, pour faire franchir aux convois, l'énorme rampe qui s'étend du bois du Vésinet à la ville de Saint- Germain.

Mais l'adoption faite, à titre d'essai,en 1847, du système atmosphérique, par la Compagnie de l'Ouest, avait été précédée de plusieurs tentatives, suivies en Angleterre, avec beaucoup d'attention, pour perfectionner ce système. Il ne sera pas sans intérêt, de présenter à nos lecteurs le récit détaillé des premières expériences du système atmosphérique, en remontant à son origine.