VOIES MÉTALLIQUES. — CHANGEMENTS ET CROISEMENTS DE VOIE

Voies sur supports métalliques isolés. — Voies sur traverses métalliques. — Voies en rails servant de support ou sur supports métalliques loi gitudinaux.

Les recherches les plus étendues sur la durée générale des rails et des traverses ont été faites en Allemagne. On s'accorde

à donner aux rails, on pays plat, une durée de dix à vingtcinq ans, moyenne de seize ans. En France, les ternies extrêmes sont plus distants. D'excellents rails sont altérés en trois années de service sur des lignes très-fatiguées. Les ingénieurs allemands attribuent huit à douze ans de durée aux rails en pays de montagne. Ils ont l'expérience du Sommcring. Quant aux traverses, ils donnent au chêne naturel quatorze à seize ans de durée; au chêne préparé, vingt à vingt-cinq aus ; au sapin préparé, douze à quatorze ans ; au pin et au hêtre préparés, neuf à dix ans. Ces moyennes n'ont qu'une valeur approximative, et, par conséquent, une faible influence sur le parti à prendre pour la composition de la voie. L'ingénieur se guide d'après les ressources que les forêts et les usines mettent à sa portée. Mais ce qui appelle d'urgence l'attention, c'est que le défaut d'une voie ne se montre pas instantanément par l'altération des matériaux qui la composent. Cette altération n'est pas simultanée pour ses divers éléments : elle est progressive, et la conséquence, qui est la mobilité de la voie, se montre dès que commence la période d'altération soit du rail, soit de la traverse indistinctement. A partir de. ce moment, l'action réciproque des causes de mobilité donne au mal une marche de plus en plus rapide. De là l'impossibilité d'aller, pour chacun des éléments de la v oie, jusqu'à la limite d'altération et d'usage. Il faut alors procéder par voie de renouvellements complets dans lesquels aucun des anciens matériaux ne peut trouver emploi. Cela explique les efforts que font les ingénieurs pour obtenir une voie homogène dans sa composition et sa durée, c'est-à-dire dont les éléments soient inaltérables dans certaines parties, telles que celle qui constitue la base d'appui sur le sol, afin que celles-ci puissent recevoir indéfiniment les rails, dont l'usure ne peut être évitée absolument. Cette voie toujours homogène, toujours rigide, gardera, ces deux conditions : un rail vieux exigera son remplacement par un rail neuf, sans que le mal s'étende au delà. La seule cause de perturbation dans la marche des trains sera l'usure de la table de roulement du

rail, et cet inconvénient est au moins sans danger. Tel est le but des ingénieurs qui étudient cette question. Il faut donc en suivre les progrès avec l'attention que méritent les premiers spécimens de traverses métalliques apportés à l'Exposition de

A côté des circonstances qui encouragent les applications' des traverses métalliques, il faut reconnaître que la cherté du 1er d'un côté, de l'autre l'obligation d'étendre les surfaces d'appui de la voie, à mesure que le matériel roulant s'alourdit, l'intérêt d'enraciner aussi profondément que possible la base des traverses dans le ballast, sont des obstacles qui ont, jusqu'à ce jour, laissé le caractère de simples essais aux tentatives de substituer les traverses métalliques aux traverses en bois.

Il en est des traverses métalliques comme des rails en acier. Le prix est un élément de premier ordre. On recule à charger le présent d'une forte dépense, dans l'intérêt d'une durée qui, pour être plus longue, est cependant indéterminée ; et, s'il se joint à cette objection quelques autres éléments d'incertitude, on préfère attendue. Mais, en attendant, les essais se multiplient, l'invention se perfectionne, et l'expérience dégage peu à peu les bonnes solutions. C'est pour cela que les spécimens de voie métallique exposés, et qui subissent en ce moment des essais assez étendus, sont intéressants à connaître.

Ils se partagent en trois classes : 1° les voies métalliques à supports isolés ; 2° les voies à traverses métalliques ; 3° les voies à supports métalliques longitudinaux.

Voies sur supports métalliques isolés.— L'Angleterre expose une voie à plateaux cellulaires isolés, dans le principe des cloches de Greaves employées à Suez, et en partie dans l'Inde, mais mieux entretoisées. Ce système va être essayé sur le Metropolitan railway, à Londres. Elle en expose un autre du même système, mais à plateaux (Griffin).

Voies sur traverses métalliques. — La traverse belge (Mari-

VOIK ET MATÉRIEL FIXE DE LA VOIE. Ml

nelle Couillet), consistant dans un fer de forme double T, fort large, posé horizontalement, auquel sont attachés deux blocs de bois qui portent, soit le rail Vignole, soit le coussinet du rail à double champignon, est la plus simple et paraît la plus solide de toutes. Elle résiste depuis cinq ans, mais sur une partie de voie peu fatiguée. Elle manque d'arrêt de ripage et, à surface d'appui égale, son poids est considérable. La traverse française de Fraisans, système Vautherin, est essayée sur les chemins de fer de Lyon, du Nord et de l'Est, avec un succès fort encourageant. La Compagnie de Lyon en a distribué 9,000 sur ses lignes et en a commandé 20,000 pour les chemins algériens. La Compagnie du Nord en a réparti 5,000 sur divers points de son réseau, et elle en a commandé 6,000 de plus. La Compagnie de l'Est fait aussi des essais. L'importance de ces commandes indique assez l'intérêt qui s'attache à ce système de traverses métalliques. Sa largeur, 0m26, et sa longueur, 2m40, lui donnent une surface d'appui supérieure à celle des traverses en bois, de 0,n22 sur 2m75. La rigidité peut être égale ou supérieure, c'est une question de forme et d'épaisseur de métal ; jusqu'à présent, elle est restée plus faible, faute d'épaisseur. La traverse peut être plus enracinée dans le sol.

La traverse métallique de Lyon, employée dans la voie ordinaire, a 2m40 de longueur. Le poids moyen est de 35k036, poids auquel l'attache du rail ajoute 4k623.

Les rails Vignole et leurs éclisses ajoutent à ce poids 74k165 dans lequel les deux rails entrent pour 72 kilogrammes. Le poids total du métal est donc, par mètre de voie, de 113*824.

La voie nouvelle de la grande ligne à rails en acier Bessemer ayant une traverse en plus et des rails de 40 kilogrammes, portera le poids total en fer, par mètre courant, à 127k775.

Il est inutile de faire ressortir l'importance de ces chiffres pour notre fabrication métallurgique.

Le nombre des traverses en bois, sous les voies, est actuel-

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418 <;n<xupK vi. — classe 63. — sbction m.

Icinent de 25 millions; leur prix varie entre 3 et 6 francs. C'est donc une valeur moyenne de 143 millions de franes, dont le renouvellement s'effectue en 10 ans. Au prix de 180 francs la tonne de fer, les traverses métalliques coûteraient 180 millions; mais l'annuité du renouvellement serait beaucoup moindre de 1 1 millions, et, l'altération du fer étant presque nulle, la voie garderait toute sa rigidité. Les traverses altérées pourraient être refaçonnées comme les vieux rails. Ces divers avantages font désirer que les essais soient étendus aux lignes les plus chargées de trafic, afin d'abréger la période d'expérience.

La difficulté de l'attache des rails, sur les traverses métalliques, semble évitée par le procédé adopté en dernier lieu par la Compagnie de Lyon. La forme creuse de la traverse, qui en déterminerait l'écrasement, si elle n'était pas solidement bourrée de ballast à l'intérieur préalablement au passage des machines, est un inconvénient qui disparaîtra lorsque le prix du fer permettra d'augmenter l'épaisseur du métal.

Les traverses en bois ont encore l'avantage de faire précéder par une voie posée sur le sol la première couche de ballast, et de servir ainsi au transport de celui-ci. Un autre type de traverse métallique (Langlois) est essayé, sur une faible longueur, sur une ligne française.

La Belgique expose, outre la traverse Couillet, deux autres types essayés (Fraisans, Vautherin, déjà cités) et le type Legrand et Salkin, qui présente un système d'attache Iréssimple des rails sur les traverses, et dont une commande importante vient d'être faite par la Compagnie du Nord ( France). L'Autriche expose un seul type de traverses .métalliques (Steinmann), qui n'a pas encore été essayé. Mais elle commence l'essai du système Kostlin et Battig, à supports longitudinaux, qui est exposé par le Wurtemberg et dont il sera question plus loin. Le Portugal a en essai depuis sept ans une voie à traverses métalliques (Lecreriier), dont le spécimen est exposé, et qui est l'analogue, sous beaucoup de rapports, de la

traverse de Lyon (Fraisans). Les essais se poursuivent depuis

Voies en rails servant de support ou sur supports métalliques longitudinaux. — La voie métallique composée par M. Hartwich, ingénieur en chef des chemins rhénans, est essayée depuis plusieurs années en Prusse sur 000 mètres de longueur, et elle attire beaueoup l'attention en Allemagne. Elle se compose de deux rails, forme Vignole, retenus transversalement par deux entretoises en fer. On la pose en ce moment sur 19 kilomètres ligne de Kempen à Kalden-Kirehen) suivant le type exposé :

Longueur du rail 7ln550

Hauteur — 0ra230

Longueur «lu champignon Ora0\"»9

Épaisseur <lu corps 0m011

Largeur «lu palin 0m124

Dislance des rangs d'entretoise 1™380

. Poids du rail 40*412

Prix du rai! par tonne 2"7'5O0

Prix de la voie par mètre 3^700

La base du rail est d'environ la moitié de sa hauteur. (Dans le rail de la Compagnie de Lyon, ces deux dimensions sont égales.) Le palin est directement appuyé sur un sol formé en ballast de rociie opposant une grande résistance. On compte sur la rigidité due à la grande hauteur du rail pour transmettre au loin la pression et la répartir ; cet effet se produira sans doute, mais dans une faible limite, sous le poids entier d'une machine. Il est plus prudent de ne lui faire aucune part et de ne considérer que la surface immédiatement comprimée. La base d'appui de la voie est, dans ce système, de 25 décimètres carrés par mètre de longueur. Comparée à la base d'appui de la voie ordinaire dont les traverses, posées à 0m80 de distance, ayant 0m22 de largeur sur 2"'70 de longueur, et présentant ainsi sur le sol une surface de 75 décimètres carrés par mètre courant, la voie métallique de M. Hartwich n'en offre que le

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tiers : c'est pour ce motif que du ballast en roche est placé sous les rails dans deux fossés longitudinaux. Il y a là sans doute un élément de résistance. Scra-t-elle suffisante ? Sous un poids de 6,000 kilogrammes par roue motrice, la pression par chaque centimètre carré est de A kil. 80, ce qui est supérieur à la charge répartie sur le sol, dans les fondations ordinaires des édifices. Sous le même poids et dans la voie ordinaire, la pression sur le sol n'est que de lk60 par centimètre carré. Les voies sur longrines, qui reposent sur ballast ordinaire et n'ont qu'une largeur de 0,n30, éprouvent, sous un poids de 6,000 kilogrammes, une pression équivalente à 2 kilogrammes par centimètre carré, et elles ont toujours été moins stables que les voies sur traverses, qui offrent habituellement l'équivalent de 37 décimètres carrés par mètre linéaire de rail.

L'expérience en grand devra donc prononcer sur les incertitudes que laisse ce système sur l'efficacité de sa fondation même, sur les moyens d'écoulement des eaux, sur la fréquence du bourrage résultant du tassement, sur le défaut d'élasticité de la voie et le relâchement des rivets des assemblages, la rupture ou la flexion des entretoises en cas de déraillement, etc. En Allemagne, trois voies métalliques à supports longitudinaux ont été posées, en 1864, sur une longueur de 900 mètres chacune et sur une ligne fréquentée. Elles présentent divers modes d'assemblage d'une tête de rails à des ailes ou à des fers d'angle, composant une assiette horizontale ou trapézoïdale, et formant ainsi une longrine composée de trois éléments. Ce système est identique à celui qui a été inventé, il y a plusieurs années, par M. Charles Bergeron, ingénieur à Lausanne ; c'est le principe du rail Barlow, mais un rail composé, ayant plus de surface d'appui et plus de pénétration dans le ballast.

Ces voies ont cela de particulier que la rivure du rail sur les ailettes ou sur les fers d'angle est continue et que les joints des trois pièces sont croisés. Elles pèsent par mètre courant 1 48, 150 et 177 kilogrammes. Elles sont entretoisées à deux

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mètres de distance. L'essai a, dit-on, réussi. Elles ont été construites aux usines de Hoerde(Westphalie), sur les dessins de M. Schoeffler, pour le chemin du Brunswick et pour la ligne de Cologne à Minden Hanovre).

Il convient de rappeler que, dans l'emploi qui a été fait du rail Barlow sur plusieurs centaines de kilomètres au chemin de fer du Midi, l'une des causes les plus sérieuses d'entretien était le relâchement des rivures des rails aux joints sur les selles, ainsi que le défaut de surface d'appui. Cet échec est redoutable pour les voies analogues à la précédente. La voie métallique essayée dans le Wurtemberg sur 2k3, par MM. Kostlin et Battig, et qui va l'être en Autriche, est encore un emprunt au système proposé depuis plusieurs années par M. Bergeron.

Les essais de voie métallique sur le modèle de la voie actuelle, c'est-à-dire en substituant la traverse en fer à la traverse en bois, indiquent une tendance plus marquée vers ce système que vers celui où les rails eux-mêmes forment deux longrines entretoisées entre elles. En France, en Belgique et en Portugal, on semble préférer le premier système, tandis que la Prusse, le Brunswick, le Hanovre et le Wurtemberg essayent de préférence le second. Les ingénieurs anglais qui ont posé la voie du chemin de fer de Suez à Alexandrie sur des supports métalliques isolés, rattachés par des entretoiscs, continuent à en placer dans quelques lignes des Indes. L'Autriche, où les bois sont abondants et à bas prix, entre à peine dans la voie des essais des voies métalliques.

En général, le prix du fer force à réduire les dimensions et, par suite, les surfaces d'appui sur le sol; et, pour cette raison, si la voie métallique en elle-même est rigide par la composition et l'assemblage des éléments qui la constituent, elle manque généralement d'assiette et de racine dans le ballast. L'abaissement du prix du fer résoudra ce dernier obstacle à la réalisation des avantages de tout genre que le métal peut offrir pour un pareil usage.

Changements et croisements de voies. — Le progrès qui s'est produit depuis 186:2 dans ces appareils est manifeste ; il a suivi ceux de la métallurgie du fer. Les changements de voie sont fabriqués en fer Bessemer, en France et à l'étranger, par les usines que nous avons désignées. 11 importait qu'ils offrissent une sécurité complète. Rien n'a donc été épargné pour obtenir une qualité exceptionnelle. La France, l'Allemagne et l'Angleterre ont rivalisé sous ce rapport, et c'est la fabrication des rails pour la composition des changements de voies qui a été le prélude de celle des rails pour voie courante.

Pour les croisements de voies le progrès a été plus radical encore ; l'Exposition en offre dix-sept spécimens remarquables, savoir: sept en fonte durcie (Boigucs-Rambourg et C'% Audincourt, France; Veher fils, Suisse; Kônigsbrunn, Wurtemberg ; Ganz- Bude, Autriche ; fonderie d'Utreeht, Pays-Bas; Buchan,Westphalie) ; six en acier fondu (Coûtant, Pelin et Gaudet, Sireuil, Saiut-Seurin-Imphy , France ; Bowling, Angleterre ; Bochum, Westphalie ; Dôlhen, Saxe) ; cinq en acier Bessemer (Compagnie de l'Est [la pointe fixe est en fer forgé cémenté et trempé], Boigucs-Rambourg et 0% de Dietrieh, France ; Vauder Eisl, Belgique; Hoerde, Westphalie, chemin de fer du Sud, Autriche) ; un en acier puddlé (Compagnie de Lyon, France) ; un en fer cémenté (Leseigneur, France).

Parmi ces divers modes de fabrication, le choix entre les qualités est basé sur le degré de fréquentation du chemin. 11 est peu de spécimens plus remarquables, à l'Exposition, des progrès de la métallurgie que ceux des croisements de voie.

SECTION III

Pab M. COUCHE.

La machine locomotive a été si bien étudiée, elle est déjà si perfectionnée et si simple, elle remplit si bien, en général, les conditions variées de sa destination , qu'elle laisse dès à présent peu à désirer. Tant qu'elle sera fondée sur les mêmes principes, tant qu'elle sera une des formes de la production du travail par la combustion du charbon et de la transmission de ce travail par la vapeur d'eau, il est assez probable qu'elle ne recevra pas de modifications profondes. L'Exposition de 1867 n'a donc pas révélé de progrès saillants; mais les progrès de détail sont, au contraire, réels et nombreux.

La situation des choses, en 1802, a été exposée par M. E. Rachat, à la suite du grand concours industriel de Londres (4); son travail sera naturellement le point de départ du nôtre. Nous considérerons successivement les trois grandes divisions de la locomotive, savoir : \° l'appareil de combustion et de vaporisation; 2° le mécanisme moteur; 3° les supports et le véhicule, dont la disposition est en rapport intime avec la nature du travail auquel la machine est destinée, et imprime essentiellement à chaque type son caractère distinctif.

(i) Rapport ?ur les locomotives, tome II des Rapports du Jury, pages 31» suivantes.