C. A. Oppermann
§ 10. — LOCOMOTIVE A ENGRENAGE DU CHEMIN DE FER DU RIGI (Suisse).
Sa Voie et son Matériel spécial.
PI. 17. — Pig. 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11.
Le chemin de fer du Rigi, allant de Vitznau, sur le lac des Quatre Cantons, à Rigi-Kalt- -bad et à Haffel-Hôhe, a été construit en 1869 et 1870 par MM. Rigge.nbach, Nakff et Zsciiokke, ingénieurs, pour le service des voyageurs se rendant sur le mont Rigi, qui est visité tous les ans par plus de 40,000 personnes.
M. RiGUEXBAcii, Ingénieur en chef des machines du Central-Suisse à Olten, avait déjà fait breveter en France, en 1863, un système de locomotives pour montagnes avec rail central à crémaillère. Au retour de son voyage à Boston, oh il étudia, en 1868, le chemin de fer du mont Washington, qui a une rampe de 33 p. 100 et atteint une altitude de 7,400 mètres, il s'associa avec MM. Nakfk et Zschokke, pour achever les études relatives à l'application de son système modifié.
La concession fut obtenue, au commencement de 1869, du gouvernement de Lucerne, qui autorisa la formation d'une Société par actions au capital de 1,250,000 francs pour la construction de la voie et du matériel de la ligne.
Les travaux commencèrent en novembre 1869, et l'inauguration de la ligne eut lieu le 23 mai 1871. La longueur totale du tracé est de 5,340 mètres, et la différence de niveau entre les deux points extrêmes est de 1,200 mètres.
La rampe est de 0,067 à la station de départ du « Landungsplatz», et elle reste la même j>endant la traversée du bourg de Vitznau ; puis la rampe varie entre 0,18 et 0,23, le maximum étant atteint sur un tiers de la longueur de la voie : la moyenne de la rampe est de 0,19.
Les courbes ont toutes un rayon de 180 mètres.
La voie, avant d'arriver au sommet du Rigi, traverse successivement un tunnel de 73 mètres de long, un pont de 85 mètres et une grande tranchée en roches.
La vitesse moyenne du train est de l'°,334 par seconde, et l'on met une heure pour se rendre jusqu'à Kaltbad, et une heure et demie pour aller jusqu'à la hauteur du Staffelgrats; la durée du voyage à pied est -de deux heures et demie.
La voie sera prolongée jusqu'au Rigi-Kulm, situé à une lieue au delà du Staffelgrats.
LOCOMOTIVE DU HIGI.
La locomotive a été construite par M. Rigge.nbach à Olten, dans les ateliers du Central- Suisse. Sa force est de 120 chevaux, et son poids, avec le tender chargé, est de 12,500 kilogrammes.
Un cadre métallique repose sur deux axes, et porte en son milieu une chaudière verticale, placée de manière à se trouver dans une position verticale, quand la voie sur laquelle se trouve la machine, a une inclinaison de 0,19 par mètre.
Il a fallu adopter la disposition verticale, parce que, dans une chaudière horizontale, la différence des hauteurs du niveau de l'eau au-dessus des tuyaux, aux extrémités de la chaudière, aurait été trop considérable.
La locomotive garde toujours la même position sur la voie, de sorte que la chaudière est toujours inclinée du même côté, dans la montée comme dans la descente.
Un côté de la vallée se trouve le tender, composé d'une caisse à .charbon et d'un réservoir d'eau fixés sur le cadre de la machine ; à l'autre extrémité est un compartiment avec parois en treillis, destiné aux bagages des voyageurs.
Les deux cylindres à vapeur sont disposés de chaque côté de la base de la chaudière en dehors des longerons du cadre; ils ont 0m,27 de diamètre et une course de 0m,40.
Les tiges de pistons agissent par l'intermédiaire de bielles sur les coudes d'un arbre moteur qui porte les excentriques manœuvrant les coulisses de changement de marche.
L'arbre moteur porte des roues dentées de 0m,2227 de diamètre, et ayant 14 dents qui agissent sur les roues de 0m,6842 de diamètre et de 43 dents fixées- sur l'essieu moteur.
Cet essieu reçoit lès roues porteuses inférieures de la locomotive et la roue dentée qui engrène avec la crémaillère du rail central. Cette roue dentée a un diamètre de 0m,fi366 et porte 20 dents, dont l'épaisseur est de 0m,049 sur le cercle primitif de l'engrenage.
Le second essieu de la locomotive reçoit de même deux roues porteuses, et au milieu une roue dentée semblable à celle, de l'autre essieu, mais qui ne sert que comme frein lorsqu'on doit arrêter la machine. A cet effet, l'axe porte entre la roue dentée et les roues courantes deux poulies- sur lesquelles agissent les joues des freins pendants, que l'on actionne depuis le tender par des pièces intermédiaires, reliées à la base de la vis que l'on fait tourner a l'aide d'un plateau-manivelle fixé à sa partie supérieure.
Sur l'arbre moteur se trouve aussi un frein à poulie plus petite, dont les joues sont serrées à l'aide d'une manivelle.
Les poulies, de même que celles des freins de la voiture, ne sont pas à surface lisse. mais elles sont tournées avec un grand nombre de gorges à section triangulaire dans lesquelles pénètrent les saillies correspondantes des joues; on augmente ainsi dans une forte proportion la surface de frottement des freins.
La vapeur sortant de la chaudière passe à travers une soupape manœuvrée par une manivelle, et se rend, à l'aide d'une fourche, dans les deux tuyaux qui la mènent aux cylindres. La vapeur d'échappement est conduite dans la cheminée par la partie supérieure d'un antre tuyau.
Pour la descente, on arrête l'introduction de la vapeur à l'aide de la manivelle ad hoc; les pistons marchent à vide, et on laisse pénétrer l'air de telle sorte que l'action des pistons sur la roue dentée ait pour effet de rendre uniforme le mouvement de descente opéré par la pesanteur.
L'air qui règle ainsi la marche des pistons est amené par la partie inférieure du tuyau d'échappement et refoulé dans les tuyaux d'introduction, pour s'échapper par un robinet de sortie, dont l'ouverture est d'un diamètre tel que l'air des cylindres ne peut s'échapper qu'avec un frottement déterminé, donnant dans les cylindres la résistance nécessaire pour équilibrer l'effet de la pesanteur tendant à accélérer le mouvement de descente. La capacité du tiroir et des tuyaux d'introduction remplit alors le rôle d'un réservoir d'air oh la pression se régularise.
L'entrée de l'air dans le tuyau d'échappement a lieu par une boite où se trouvent deux
soupapes de 0m,12 de diamètre; l'uneVouvre vers la partie supérieure du tuyau et sert à l'échappement de la vapeur- dans la cheminée; la seconde se trouve sur le fond de la boîte et y laisse pénétrer l'air extérieur qui se rend par la partie inférieure du tuyau d'échappement. Ces deux soupapes sont reliées par un levier commun disposé de telle sorte que, lorsqu'on ferme l'une des soupapes, l'autre se trouve ouverte.
De plus, pendant la descente du train, un petit tuyau, venant du tender, envoie un petit filet d'eau dans les cylindres, que l'on rafraîchit ainsi, tout en empêchant les pistons de marcher à sec et en préservant ainsi leurs garnitures.
Enfin, pour empêcher le déraillement dans le cas où les roues dentées désengrêneraient, on a disposé deux fortes pièces en fer carré de O"".^ de côté fixées à l'avant et à l'arrière de la locomotive, et se recourbant sous les semelles supérieures du rail denté central, avec un jeu vertical et horizontal de 0m,015.
VOITURE A VOYAGEURS. (FlJ. 4 et 5.)
. La voiture est ouverte de tous les côtés pour laisser la vue complètement libre : son poids mort est de 4,000 kil. et elle peut contenir 54 voyageurs, à raison de six sur chacun des neufs bancs disposés à l'intérieur de la voiture, dans le sens transversal. Ces bancs sont formés par six cadres en fer de petite section, qui reçoivent des lattes en bois formant le siège et le dossier, et vissés sur le cadre.
Chacun des axes de la voiture porte deux roues courantes calées sur l'essieu, deux poulies à freins et une roue dentée engrenant avec la crémaillère. Il y a deux mécanismes pour la manœuvre des freins des deux essieux ; on peut ainsi rendre l'essieu et ses roues immobiles, et empêcher par suite la roue dentée de se déplacer sur la crémaillère.
Il n'y a pas d'accouplement entre la locomotive et la voiture; cette dernière s'appuie simplement sur la locomotive, qui ne fait que la guider en la poussant dans la montée ou en modérant sa marche dans la descente.
DÉTAIL DE LA VOIE. (Fig. 7 4 11.)
La voie est formée par des traverses de 2m,40 de longueur, espacées de 0",75 d'axe en axe et fixées sur deux longrines qui maintiennent leur écartement. Ces traverses portent les rails ordinaires et le rail denté, et l'on empêche 4e glissement des traverses sur le sol à l'aide de massifs en maçonnerie espacés le long de la voie à des distances de 75 mètres.
Les rails ont l'écartement ordinaire de tm,435 entre les bords intérieurs, mais ils sont plus légers que les rails de grande ligne et ne pèsent que 16k,60 par mètre courant.
La crémaillère ou rail central, .qui engrène avec les roues dentées en acier fondu fixées sur les essieux de la locomotive et du wagon, a une largeur intérieure de 0m,I26 et une hauteur de 0m,I20. Elle est formée par deux fers en U adossés de 0m,12 de hauteur et de 0",0125 d'épaisseur d'âme, avec des ailes de 0m,06 de longueur et de O^jOlO d'épaisseur, a travers lesquels se trouvent rivés comme les échelons d'une échelle des dents en fer forgé qui ont 0nl,036 de hauteur, et une largeur de O^OoS à la base et de 0m,036 à la partie supérieure; les extrémités des dents qui traversent les fers en double T ont une section arrondie sur les deux faces verticales et plane sur les deux autres côtés.
On a formé la crémaillère de pièces successives de 3 mètres de longueur assemblées bout à bout par des éclisses boulonnées.
Dans les courbes, il a fallu converger les dents vers le centre du cercle, de 180 mètres de rayon.
Aux deux extrémités de la ligne sont des stations, et au milieu de la longueur de la voie se trouve une voie de garage. Comme l'emploi des roues dentées empêchait d'adopter un des systèmes de changement de voie ordinaire, on a établi un pont tournant qui permet de transporter le train de la voie principale sur la voie latérale.
Ce pont tournant, mobile autour d'un pivot, se compose de deux poutres en fer a double T portant les rails, et reliées entre elles à leur partie inférieure par des contreven-
tements horizontaux pour constituer un cadre résistant. En trois points du cadre on a établi des pièces transversales qui portent des galets se mouvant sur des rails courbes.
La rotation du pont est effectuée à l'aide d'un treuil qui actionne une roue dentée.
I.a longueur de ce pont tournant est de 18 mètres; elle permet de recevoir la locomotive et la voiture à voyageurs.
PONT SUR LE SCHNUR-TOBEL.
Ce pont a été construit avec une courbe de 180 mètres de rayon, et une rampe de 25 p. »/„; il forme donc un arc d'hélice qui a 83 mètres de longueur.
Il se compose de deux poutres en tôle, écartées de 2", 10 d'axe en axe et contreventées verticalement de 1",S0 en 1™,K0 par des fers à T, disposés à la partie inférieure, et par des fers plats en croix de Saint-André, fixés sur des cornières rivées sur l'ûme des poutres. Il y a, de plus, un contreventement horizontal établi à l'aide de croix de Saint-André disposées sous les semelles inférieures des poutres. L'âme des poutres est formée par des plaques de tôle de l^O de hauteur et de 3 mètres de largeur; les semelles sont composées de tôles de 0",300 de largeur, renforcées en quadruple épaisseur au milieu des trois portées de 2o",S0.
Par-dessus ces poutres se trouvent des pièces de pont en fer à double T, qui portent des traverses longitudinales pour le rail denté central et les rails courants, ainsi que lès deux trottoirs en madriers ; les garde-corps sont en fers légers.
L'extrémité inférieure du pont repose sur une base d'appui taillée dans le rocher; l'autre extrémité est portée par une culée en maçonnerie oh se trouve l'appareil de glissement qui permet la dilatation libre du pont.
En outre, le pont est supporté par deux piles en fer à double T et fers cornières, reposant sur des socles en maçonnerie.
Depuis le 23 mai 1871, jour de l'inauguration de la ligne du Rigi, jusqu'au 20 août, l'on a transporté environ 30,000 personnes et 200,000 kilogrammes de bagages.
La recette totale a été de 253,000 fr., soit 21 p. 100 du capital.
M. Riygenbach a construit depuis une seconde ligne d'intérêt local, partant de la station d'Ostermudigen, entre Berne et Thun, pour se rendre à une grande carrière de pierres. Cette ligne a une rampe de 0", 10 entre deux parties extrêmes en palier. La locomotive peut être utilisée comme une locomotive ordinaire sur la voie en palier, et agit sur une crémaillère pour la marche en rampe. Quand on est arrivé au haut de la montée, on débraye de nouveau la roue dentée de la locomotive.
