SOCIÉTÉ DES INGÉNIEURS CIVILS

Extraits de la Séance du 6 septembre 1867.

Présidence de .M. Eujr. Flachat.

Locomotive AGUDIO.

M. le Président invite M. Agudio à faire connaître à la Société les perfectionnements qu'il a introduits dans la machine qu'il a envoyée à l'Exposition, et à revenir même, s'il le croit nécessaire, sur la description générale de son système de traction.

M. Agudio, en remerciant M. le président de la bienveillance qu'il lui manifeste, rappelle à la Société les discussions qui ont eu lieu sur ce sujet, il y a deux ans, à la suite du rapport de M. Moli.nos. Il rappelle ensuite les résultats de ses expériences, qui ont été faites sur une grande échelle et auxquelles ont assisté plusieurs membres de la Société.

Les commissions officielles des gouvernements de France, d'Angleterre, d'Italie et de la Suisse ont constaté, dans leurs rapports, l'aptitude pratique de son système. Depuis lors, M. Agudio a dirigé ses efforts vers la réalisation d'un projet d'application de son appareil sur le versant italien du raont Cenis. Il proposait de réunir le village de la Xouvalaise, près de Suse, avec le haut plateau du mont Cenis, au moyen d'un plan incliné de H kilomètres de longueur, ayant 12 p. 100 de pente et des courbes de :tO0 mètres de rayon.

D'après ce projet, on aurait franchi le sommet de la montagne en moins d'une heure, en gravissant d'un seul trait la différence de niveau de près de 1,'I20 mètres, qui existe sur les points sus-désignés. M. Agudio comptait remorquer.des convois de 50 tonnes utiles à la vitesse de la kilom. à l'heure, en faisant servir à la traction et comme frein la puissance hydraulique de la Cénise, qui pourrait fournir sur le moteur supérieur une quantité d'eau minimum de 600 litres par seconde, avec une chute de 14a mètres, et qui aurait donné facilement sur le moteur inférieur une force encore plus considérable, si elle était nécessaire.

La réalisation de ce projet demandait une somme de trois millions de fr. environ, c'està-dire à peu près ce qu'on a dépensé aujourd'hui sur le même versant avec le système Fell. Le plan incliné aurait été couvert sur toute son étendue, et pour la plus grande partie creusé en galeries pariétales sur le flanc très-escarpé de la montagne.

La Société Fell consentait à faire ce travail, mais elle exigeait une importante subvention de la part du gouvernement italien et de la ville de Turin, subvention qui, malheureusement, n'a pas été accordée.

L'emploi d'un tel moyen aurait, suivant M. Agudio, permis d'économiser presque la moitié des dépenses d'exploitation du chemin de fer.

M. Agudio indique que c'est dans cette circonstance que son locomoteur a été remanié. La nécessité d'employer les freins des convois Fell, même sur le plan incliné funiculaire, a conduit à employer un rail central au lieu du câble toueur. En dehors de cette considération, la modification parait constituer un véritable perfectionnement du système, parce .qu'elle augmente considérablement la sécurité, qu'elle permet de passer sur des courbes d'un rayon aussi restreint qu'avec la locomotive Fell, qu'elle rend la machine plus courte et beaucoup plus légère, tout en augmentant son effet utile.

Outre cela, l'appareil a gagné une grande stabilité, parce que son centre de gravité se trouve reporté très-bas, et parce que les G roues horizontales agissant sur le rail central servent à neutraliser entièrement l'effet de torsion que, par la traction latérale, les deux brins du câble moteur tendent à produire sur l'axe longitudinal de la machine.

Enfin, la voie étant établie avec le rail central pourra admettre un service commun avec la locomotive Fell ; et le locomoteur pourra servir à celle-ci d'un puissant auxiliaire là où la rampe sera très-forte et oh l'on aura à sa disposition les forces hydrauliques de la localité.

Revenant sur le principe de son système, M. Agudio fait observer qu'il est tout autre que le mode de traction ordinaire par câble. On doit l'envisager comme une véritable transmission télodynamique à double effet, qui agit au moyen de deux moteurs, chacun d'eux étant appliqué sur l'une des extrémités d'un câble sans fin. Ici, le récepteur de la force transmise par les deux brins moteurs, au lieu d'être fixé à un point déterminé, comme cela a lieu ordinairement, est au contraire placé sur un chariot mobile dit locomoteur, lequel doit précisément se déplacer par l'action de la force qu'il reçoit. Si le déplacement a lieu en montant un chemin de fer en rampe, et si l'action de deux moteurs est de force égale, le brin ascendant du câble contribuerait à produire l'ascension du chariot également et avec la même efficacité que le brin descendant, bien que celui-ci ait une marche contraire à celle du chariot. Or, les tractions qu'exercent les deux brins du câble étant égales entre elles et de sens opposé, s'équilibrent réciproquement l'une l'autre sur le locomoteur, de sorte qu'il ne reste disponible pour la traction que le mouvement de rotation des poulies sur lesquelles les deux brins font un tour. Par une combinaison d'engrenages et de bielles et manivelles, le mouvement se communique aux quatre roues portant la machine et aux six roues horizontales pinçant le rail central, et produisant le déplacement du locomoteur.

Telle est l'idée générale de ce système, appliqué au cas particulier du Mont-Cenis.

M. Agudio appelle l'attention sur la différence qui existe entre la vitesse du câble et celle du' locomoteur. L'accélération dans la marche du câble par rapport à la machine est en raison du rapport du diamètre des poulies à celui des roues, mais à cette première

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cause s'en ajoute une autre, c'est le déplacement simultané des poulies et du câble. Si le diamètre des poulies est 2, 3 ou 4 fois celui des roues, le cable qui est obligé de se déplacer pendant que les poulies tournent, acquiert une vitesse qui est 3, 4 ou 5 fois celle du chariot»

Les engrenages n'ont aucune influence sur ces rapports de vitesse. Leur rôle est celui de transmettre le mouvement des poulies, sur lesquelles s'enroule le câble, à l'arbre qui commande le mouvement des roues adhérentes par le système de bielles et manivelles. Ces engrenages doivent en outre corriger la différence de vitesse de rotation des poulies, parce que le déplacement du chariot produit un mouvement différentiel sur les poulies. En effet, le couple des poulies qui tournent dans le sens du mouvement du locomoteur, doit diminuer leur vitesse tangentielle d'une quantité égale à l'avancement de leur centre, tandis que l'autre couple doit au contraire accélérer d'autant sa vitesse de rotation.

Ainsi, la roue et les pignons de l'engrenage qui reçoit l'action du brin ascendant auront tous un diamètre égal, tandis que pour l'autre engrenage on établira les rapports de i : 2 ou 3 : S ou 2 : 3, selon que le câble marchera 3 ou 4 ou 5 fois plus vite que la machine.

L'arbre central est en deux pièces, car les roues qu'il porte tournent en sens contraire l'une de l'autre, par suite du mouvement en sens contraire des deux brins du câble. Le* deux moitiés de l'arbre transforment ensuite sur la machine leur mouvement de rotation en un mouvement de va et vient par l'intermédiaire d'un autre arbre transversal portant quatre leviers coudés qui commandent les boutons des manivelles des 4 roues verticales et des 0 roues horizontales, comme dans la locomotive Fell.

l.'ne question très-sérieuse se présente dans la transmission de forces considérables par un câble à de grandes distances, surtout lorsque les résistances à vaincre, comme dans le cas actuel, sont très-variables. C'est la difliculié de régler l'effort de traction sur le câble pour ne dépasser jamais les limites de résistance dans lesquelles il peut travailler dans de bonnes conditions. En effet, une diminution brusque de vitesse dans la marche du train produirait toujours, sur le câble marchant à grande vitesse, un excédant de traction très» nuisible, qui aurait pour effet de l'énerver sur toute sa longueur, et même d'en causer la rupture. M. Agudio s'est beaucoup préoccupé de cette difficulté, et il croit 1 avoir éliminée de la manière la plus complète.

Les deux roues dentées qui commandent l'arbre central sont reliées à celui-ci au moyen d'un embrayage Koëchlin, qui a subi une importante modiûcation. Dans l'embrayage Koèchlin, le cercle de friction extérieur est fixé invariablement à la roue, pendant que l'autre cercle fait coq» avec l'arbre. Dans la disposition adoptée par M. Agudio, le cercle de la roue n'est fixé à celle-ci que par l'adhérence résultant de la pression d'une série de ressorts à boudin conceutriquement placés dans une cavité annulaire ménagée dans la jante de l'embrayage. On comprend qu'une fois la pression des ressorts réglée, l'effort que la roue peut transmettre à l'arbre reste limité, de même que la tension du câjble sur les poulies et sur la machine. On règle pratiquement la tension des ressorts avec un appareil analogue à celui d'un frein Prony.

Ainsi, par les deux embrayages modérateurs de la tension des brins du câble, toute rupture parait absolument impossible, si l'on asom de le resserrer lorsqu'un long travail l'aura considérablement usé.

M. Agudio donne ensuite quelques indications sur son mode de suspension du câble au moyen de poulies sans friction, système d'Athwood (c'est-à-dire avec axes reposant eux-mêmes sur des galets croisés), et il invite les membres de la Société à vouloir bien examiner sur place ces détails pour se rendre compte de leur importance.

M. YiiLLEMi.N désire avoir quelques chiffres sur les dimensions du câble pour effectuer un travail déterminé sur un plan incliné de 8 à 10 kilom. de longueur et 8 à 10 p. 100 de rampe.

M. Agudio répond que, pour faire co calcul, il doit établir d'abord la quantité d'adhérenco dont il dispose Mir la machine. Le locomoteur avec 6 roues horizontales et un

poids de 12 tonnes peut fournir une pression adhérente de 48 à 50 tonnes, qui, dans des conditions moyennes d adhérence, permettront une traction de 7,0,00 et infime 8,000 kilogrammes, si on considère qu'il est toujours facile d'empêcher le patinage momentané des roues, pour peu que l'on augmente le serrage sur le puissant appareil des 6 roues horizontales. '

M. Yoillehin fait observer que pratiquement il vaut mieux se tenir à un coetlicient d'adhérence un peu plus bas, et limiter ainsi l'effort de traction de 7,000 kilog., pour ne pas détériorer trop rapidement les bandages des galets horizontaux.

M. Agodio accepte cette donnée, et il démontre qu'en donnant aux gorges dos poulies du locomoteur le diamètre- de 2",10 et 0m,70 à celui des roues, et eh employant un câble de

1 kilog. de poids par mètre courant, il pourrait remorquer un convoi de 55 tonnes utiles sur le plan incliné à 10 p. 100, ayant 10 kilom. de longueur, en supposant que la moitié soit en courbe de 200 mètres de rayon.

L'effort maximum sur le cable serait en effet :

Sur la circonférence de chaque couple de poulies dn locomoteur. 1,000 kilog.

Pour résister à la composante de son poids 1,000 —

Pour vaincre les résistances du câble (1,5 p. 100 de son poids)... 150 . — Pour le tendeur 200 — .

Total de l'effort 2,350 —

Le câble en acier de 1 kilog. par mètre courant résisterait dans ce cas au 1/6 de l'effort de rupture, ou à l'effort de 18 kil. par millimètre carré de sa section. Le câble en fil de fer de Liège travaille au 1/5 de l'effort de rupture, et cependant il n'est pas exempt des effets de tiraillements dont est préservé le câble du système de M. Agudio. . Si le plan incliné devait satisfaire à un trafic journalier très-considérable, on portera à

2 kilog. le poids du câble par mètre courant, et on adoptera deux locomoteurs accouplés dos à dos comme pour les machines de Giovi ; cela permettra d'élever des convois de 100 tonnes utiles. Les trains à voyageurs, plus légers, partiront avec une seule machine, et alors le câble ne travaillera qu'au 1/9 environ de sa résistance à la rupture.

Le câble marchera à la vitesse de 16 à 17 mètres par seconde, ce qui est une vitesse modérée dans une transmission télodynamique. Les trains montants auront une vitesse qui sera de 1/4 de celle du câble, c'est-à-dire do 1 6 kilom. à l'heure. La descente des trains se fera avec une grande sécurité. Ils seront retenus soit par l'appareil à compression d'air nui par les roues adhérentes, soit en faisant marcher le câble qui trouverait une résistance sur les moteurs fixes, soit eh agissant avec le frein des embrayages, soit enfin en faisant serrer le rail central par les deux pinces, très-puissantes, placées sur l'avant ou à l'arrière de chaque locomoteur.

Sur un plan incliné de 10 kilom. de longueur, destiné à franchir une différence de niveau de 1,000 mètres, dans l'hypothèse qu'il y eût trois convois journaliers de voyageurs à monter, et en supposant qu'un tiers du temps soit perdu dans les manœuvres, l'on pourra élever, dans une journée de 24 heures, 22 convois de 100 tonnes, ce qui correspond à 1 ,400 tonnes nettes de marchandises.

Cette énorme quantité de travail, dans le cas d'un passage des Alpes, pourrait aisément s'obtenir par deux . puissantes machines hydrauliques de la force de 500 chevaux chacune.

Ob&ervation importante.

M. Vuillemin craint qu'il ne soit difficile, pendant l'hiver, de se procurer une force aussi considérable par l'effet des chutes d'eau, et, de plus, il considère comme un obstacle trèsgrave les conditions climatériqiies de ces localités, qui s'opposeront à l'adoption de ces plans inclinés, quelque avantageux qu'ils soient sous le rapport de l'économie d'établissement d'une ligne à travers les hautes montagnes.

M. Agluio fait remarquer qu'on a déjà répondu pratiquement à ces observations : au

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mont Cenis, à la hauteur de 1,400 mètres au-dessus du niveau de la mer, les machines hydrauliques compriment l'air destiné à la perforation du grand tunnel, produisant, en toute saison, la force de 500 chevaux, laquelle pourrait même être doublée si le cas l'exigeait. Les observations et les expertises faites par les ingénieurs de la commission internationale italo-suisse, qui a étudié les différents passages des Alpes helvétiques, Saint-Gothard, Lukmanier et Simplon, ont démontré que des forces d'eau bien plus considérables qu'au mont Cenis étaient disponibles sur les versants de chacun de ces passages, dont on aurait pu disposer soit pour la perforation mécanique de grands tunnels, soit pour la locomotion des trains. Du reste, cette question géognostique avait été déjà résolue par Humboldt, lorsqu'il a déterminé, pour les différentes altitudes, l'épaisseur de la couche déglace qui fond annuellement par l'action du rayonnement calorifique de la terre en contact avec les glaciers. Cette fonte permanente des glaciers est la source unique qui alimente les fleuves [tendant l'hiver, et sur laquelle on doit seulement compter dans l'établissement d'un moteur hydraulique.

La commission même du gouvernement qui a examiné la possibilité d'appliquer le système Agudio au passage des Alpes et qui a donné son opinion très-favorable, a trouvé qu'on pouvait jwrfaiteraent compter sur l'emploi d'une force hydraulique suflisante pour le moteur inférieur, et que, pour le moteur supérieur, il serai! prudent d'établir en même temps une machine subsidiaire à vapeur, qui pourrait en tout cas travailler, avec la machine hydraulique, pour mieux assurer la quantité de force nécessaire à la traction.

Quant à la deuxième question, celle des neiges et de la tourmente, évidemment on ne saurait jamais la résoudre qu'en mettant le chemin à l'abri de ces agents atmosphériques par une galerie artificielle, comme cela se pratique aujourd'hui au passage provisoire du mont Cenis, avec le système Fell. Mais si, au moyen d'un chemin à très-forte rampe, de 28 à 30 kilomètres de longueur, on peut traverser la montagne, avec un tunnel de faite comparativement très-court, on n'hésitera certainement pas à consacrer la somme de 6 ou 7 millions pour uue couverture générale de la ligne.

En définitive, les conditions comparatives d'un passage élevé, avec système funiculaire hydraulique, ont une supériorité sur celles d'un passage à grand tunnel, avec locomotive, par les motifs suivants :

1° On réduit à un quart environ le temps nécessaire à l'achèvement des travaux de construction de la ligne ;

2° On réduit à 1/6 ou 1/7 la dépense nécessaire;

3° On réduit à moitié la longueur du jjarcours, et on aura un chemin entièrement à l'abri des neiges ;

4° Le système funiculaire peut satisfaire aux exigences du plus grand trafic qu'il est permis d'attendre;

b° Le temps nécessaire au parcours de la haute traversée ne sera pas plus long que celui de la traversée par le grand tunnel;

6° La marche des convois sur les plans inclinés se fera dans des conditions de sécurité la plus complète ;

7° L'emploi des moteurs hydrauliques rendra l'exploitation générale de la ligne plu* économique que par le service des locomotives sur la ligne plus basse.

Ces considérations semblent suffisantes pour démontrer que ce serait une faute économique de recourir encore à l'expédient d'un grand tunnel, qui ne résout la difficulté que d'une manière très-iuconiplète et au prix d'énormes sacrifices. La nature, en créant aux communications les obstacles des montagnes, a fourni en même temps sur place les moyens de les surmonter.

Il s'agit seulement de savoir en profiter, et, si l'on veut, même d'une manière provisoire, en attendant que le jour arrive oii la perforation des grands tunnels pourra se faire économiquement et rapidement. Alors on pourra faire disparaître l'obstacle d'une manière complète en ouvrant le tunnel au pied de la montagne, au lieu de l'élever, comme au mont Cenis, à 800 mètres au-dessus du niveau du chemin de fer de la plaine.