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certaine quantité de frottements qui peut s'exprimer par les différences du parcours développé par la circonférence de chacune des roues avec la distance dont la machine s'est avancée sur les rails ; alors toutes les différences en moins et toutes les différences en plus s'accumulent; toutes constituent un frottement de glissement correspondant à une certaine quantité de matière métallique broyée.

Cette matière est-elle celle du bandage? est-elle celle du rail? Le bandage est dur, le rail l'est beaucoup moins; le rail devrait donc céder. Or il ne cède pas. La raison apparente de ce phénomène est-elle dans la forme cylindrique des bandages? Le contact angulaire sur une surface droite, d'un cylindre animé d'un mouvement de rotation et de progression, expose-t-il les molécules situées à la circonférence du cylindre à un départ tangentiel, aussitôt que l'écrasement les a détachées? Y a-t-il là aussi l'application d'un fait très-général, celui de la schistosité, qui se produit par l'écrasement des matières ductiles sous d'énormes pressions} Cela semble vrai pour les métaux comme pour les autres matières minérales. Lorsque le fer en barre est laminé à une haute température, sa texture reste grenue ; à mesure que la température- s'abaisse, le laminage prolongé rend le fer nerveux, ce qui est une première disposition des fibres; puis il le rend fibreux, c'est l'état dans lequel le nerf est chevelu et court. Dans ces opérations et transformations, la forme lamelleuse ne se montre pas, parce que la pression est relativement faible; mais dans le travail de la tôle, sous l'influence de hautes pressions, se produit la schistosité, c'est-à-dire la contexture de l'ardoise. Il faut, il est vrai, pour en arriver là, que le laminage soit poussé à l'excès, soit comme pression, soit comme abaissement de la température du métal, mais c'est un fait bien connu des fabricants.

En résumé, l'adhérence s'explique par le frottement; le frottement lui-même n'a pas d'autre expression qu'une certaine quantité de matière altérée ou broyée sous l'influence de la pression ; cette matière est celle des surfaces en contact. Que des corps lubrifacteurs ne puissent pas s'interposer, c'est la matière métallique qui sera broyée; cela se produit dans le mouvement de glissement d'une surface sur une autre.

Mais dans le cas du mouvement des roues sur les rails, le contact se compose d'un mouvement rotatif et d'un mouvement progressif, dont la combinaison donne lieu au frottement de roulement, qui est bien plus faible que le précédent.

Ce frottement serait encore réduit, si le rail fuyait sous la roue dans le même sens et avec la même vitesse que celle dont la circonférence de la roue est animée.

Parmi les divers frottements connus dans la nature, celui du glissement de deux surfaces l'une sur l'autre; celui du mouvement rotatif et progressif d'un cylindre sur une surface plane; et celui de deux cylindres tournant tangentiellement l'un sur l'autre : le dernier est le plus faible à égalité de dureté et de poli des surfaces ; le second est beaucoup moindre que le premier. C'est le dernier qui s'applique en partie aux boites à graisses à galets de M. Bricogne; le second ne s'applique qu'aux roues des wagons et des voitures; il cesse de s'appliquer exclusivement aux roues motrices toutes les fois que le mouvement progressif ou la vitesse de translation diffère du mouvement rotatif. La différence entre ces deux mouvements est un frottement de glissement. Quand la machine patino, le mouvement rotatif est très-supérieur au mouvement de translation de la machine, et il y a glissement.

Pour ramener ces deux mouvements à l'identité ou aussi près que possible de l'identité. on interpose du sable entre les surfaces en contact; le sable est broyé par la pression entre les surfaces; il a augmenté le frottement du glissement, de sorte que la force nécessaire pour le vaincre dépasse la résistance propre du train, et alors la machine progresse. C'est le broiement d'une matière qui a aidé à ramener l'équilibre entre l'adhérence et l'effort de traction.

Ce moyen a de nombreux inconvénients, et l'un des plus graves est de nuire au roulement du train après le passage de la machine ; mais il est significatif, parce qu'il démontre que s'il était possible de charger instantanément les roues motrices quand elles patinent, l'adhérence serait maintenue sans l'interposition du sable. Il faudrait simplement que le

DES CHEM1ISS DE FEK ÉCONOMIQUES. 217

poids porté par les roues fût proportionnel à la dureté des bandages et des rails, afin que la matière métallique détachée et broyée par la pression tint lieu de sable. Plus cette matière aurait de dureté, plus son action serait efficace, et par cela môme une très-faible usure des bandages ou du rail correspondrait à' une énorme augmentation d'adhérence.

Supposons, en effet, qu'au lieu du sable dont le broiement augmente l'intensité du frottement de glissement et représente une certaine quantité de travail, on emploie de l'acier en poudre, supposé cent fois plus dur que le sable; le même glissement représenterait alors un travail cent fois plus considérable; de sorte que si la quantité du travail nécessaire pour rétablir l'équilibre entre l'adhérence et la résistance du train est exprimée par le glissement, celui-ci sera d'autant moindre que la matière interposée et broyée sera plus dure.

Mais à la place du sable, supposons que c'est la matière elle-même qui constitue le bandage et le rail qui devra être arrachée et pulvérisée ou lamellée par l'écrasement, aussitôt que le frottement de glissement se substituera au frottement de roulement. Ce sera alors l'adhérence qui représentera l'énorme quantité de travail nécessaire pour détacher la matière de la circonférence du bandage ou de la table du rail et pour la broyer; l'adhérence sera ainsi augmentée par l'intensité du frottement de glissement et le mouvement de glissement sera diminué en proportion.

Telles sont les conclusions auxquelles nous arrivons par l'emploi de l'acier aux bandages et aux rails.

Nous les résumons :

1° L'emploi de rails en acier ayant une table plus large que les rails actuels, un champignon plus haut, plus de hauteur totale et un moment d'inertie plus considérable, permettra d'accroître le poids porté par les roues motrices des machines proportionnellement aux accroissements de dimension donnés à la forme actuelle des rails.

2° Loin de redouter une diminution d'adhérence de la dureté et du poli des surfaces en contact, il y a lieu d'en attendre un accroissement.

3° La durée des bandages et des rails ne peut être qu'augmentée par l'élargissement de la table de roulement.

4° Il n'y a pas, dans l'emploi des rails en acier, de motif de craindre que le poids de contact entre le bandage et le rail soit moins étendu transversalement à l'axe du rail; il y a, au contraire, présomption qu'il sera plus étendu par le fait de l'augmentation de largeur de la table.

Dans ce cas, l'usure des bandages et du rail étant proportionnelle à la pression par m/m8 pourra ne pas être supérieure à l'usure actuelle, et pourra être moindre, à raison de la dureté des surfaces en contact.

b° L'adhérence étant le résultat d'un travait produit par le frottement de glissement, travail qui consiste à broyer la matière détachée par l'excès de pression, ou interposée, plus cette matière sera dure, plus le travail accompli en une unité de temps sera considérable, plus sera faible le mouvement de glissement par rapport au travail accompli, plus l'adhérence sera forte.

§ 4. — De quelques-unes des conditions qui doivent guider l'Ingénieur dans le choix des inclinaisons d'un profil de chemin de fer.

On peut déduire des notes et observations qui précèdent, concernant l'adhérence des bandages, en général, d'utiles corollaires pour confirmer le choix de telle ou telle solution, pour l'ensemble du régime d'un chemin de fer.

Nous avons fait ressortir, dès la première Section, l'intime connexion qui existe entre la voie et le matériel, entre la partie fixe et la partie mobile d'une voie de communication quelconque.

Voici donc les observations que l'on doit se faire, au point de vue du choix et de l'orga-

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libation du matériel combiné avec la possibilité d'un tracé suivant une pente plus ou inoins prononcée.

Un chemin quelconque doit être facilement parcouru par des trains remorqués par une machine en simple traction. Si sur certains points du tracé une inclinaison supérieure à celle que peut franchir la simple traction est utile, il faut, autant que possible, que |e renfort soit limité a une double traction. Pour choisir un exemple, prêtions un tracé dont l'inclinaison de la à 20 millimètres sont en nombre assez considérable pour (rue la puissance des machines, comme simple traction, soit basée sur une inclinaison maxinia de 20 millimètres ; si, sur celte ligne, il se présente des points où il soit utile que l'inclinaison soit beaucoup plus forte, il faudra concentrer cette inclinaison exceptionnelle sur un très-petit nombre de points, et la limiter aussi pour qu'elle u 'exige pas un renfort supérieur à la puissance que peut donner la double traction par l'addition d'une machine de renfort. Dans cet exemple, les inclinaisons courantes n'excédant pas la à 20 millimètres, l'inclinaison exceptionnelle sera 30 à 33 millimètres.

La simple traction exigera un effort de 24 kil. 2b par tonne, et l'inclinaison de 33 millimètres élevant cet effort à 39 kil. 23, la double traction donnera, on le voit, nue puissance très-supérieure à celle qui est nécessaire ; mais cet excédant de puissance est utile, parce qu'il est reconnu que l'emploi de deux machines réduit (faiblement, il est vrai, mai* réellement) le travail utile de chacune.

L'exemple que nous citons ici n'est jwus imaginaire : il semble se produire avec une économie très-considérable sur le capital de construction, dans uu chemin destiné à entrer comme une artère indispensable dans le réseau des grandes lignes. Ce chemin doit, à ce titre, repousser toute économie motivée par un système d'exploitation qui exigerait la réduction on la division des trains, ou l'emploi de véhicules spéciaux. Il devra choisir, entre les plus puissantes machines connues, le type qui assurera à la simple traction une marche régulière.

Mais cette machine devra pouvoir franchir les courbes du chemin avec la même facilité que les véhicules actuels. A quel rayon minimum faut-il donc s'arrêter pour les courbes ? 11 ne s'agit pas seulement, pour une machine, de franchir une courbe sans être disloquée ; elle doit les franchir sans que les frottements qu'elle y subit l'empêchent de développer non-seulement l'effort de traction résultant du poids du train et de l'inclinaison de la voie, mais encore le supplément de travail qu'une machine exige à cause de la différence du parcours des roues et des frottements auquels donne lieu le grand espace entre les essieux extrêmes des véhicules actuels.

Le fait le plus intéressant à cet égard est celui qui se produit dans l'exploitation du Semmering.

Sur la longueur totale de 40,940 mètres, les courbes de 190 à 300 mèlres ont un développement de 6,691 mètres, soit 16 p. 100, et celles de 190 à 380 mètres ont 10,400 mètres, soit 26 p. 100. Or, et bien que la traction ait été, dès l'origine, opérée sur le Semmering avec des machines locomotives à châssis articulés (système Engerth), le parcours des courbes de 190 mètres produit des effets désastreux pour la voie et le 'matériel. (.'.'< vt moins à la remonte, ou la vitesse est faible, où les véhicules sont distants les uns des outres, que ces effets se montrent; c'est principalement à la descente, où la vitesse est grande, les véhicules appuyés les uns aux autres, le mouvement rotatif des roues ralenti, suspendu quelquefois par les freins et transformé, en tout ou en partie, en mouvement de glissement.

Les dépenses considérables et les inconvénients de ces courbes de 190 mèlres sont tels que la Compagnie a, pour la traversée des Alpes par le Brenner, entre Iuspruck et Brixen (ligne de Vienne à Vérone), limité le rayon minimum des courbes à 3 16 mètres (1,000 pieds autrichiens). Cette ligne, aujourd'hui presque achevée, a une longueur totale de 88 kilomètres, et le développement des courbes de 316 mètres y est de 14,400 mètres, soit 16 p. 100. (ie tracé est donc bien supérieur sous ce rapport à celui du Semmering.

Enfin la même compagnie, obligée par son acte de concession d'exécuter un cheniiu de fer d'OEdembourg à Kanizza, qui permettra d'éviter le Semmering moyennant un allongement de 55 kilomètres, a l'intention de diriger tout son trafic par celle ligne, bien qu'elle ne puisse appliquer son tarif sur ces 35 kilomètres, aux marchandises allant de Vienne a Tricstc, et réciproquement. Aucun fait plus significatif ne s'est produit encore sur l'importance qu'il y a de mettre en rapport le rayon des courbes avec le matériel.

Le rayon minimum de 300 mètres est adopté pour la traversée des Pyrénées, sur des inclinaisons de 15 millimètres, et sur le chemin de fer de Bilbao ; celui de 400 mètres, sur des inclinaisons semblables pour la traversée du Guadarrama; celui de 700 mètres est adopté pour le chemin de for de Montrejeau à Tarbes sur l'inclinaison de 32 millimètres, dont la longueur est de 8,101 mètres.

11 y a une relation entre les inclinaisons et les courbes, à raison de l'emploi du matériel actuel et de l'accroissement de résistance à la tractiou qu'il rencontre dans les courbes. Une grande partie de l'accroissement de résistance disparait avec l'emploi du matériel américain et surtout du matériel articulé; mais, l'usage exclusif du matériel ordinaire étant donné, cette condition ne semble pas permettre de descendre le rayon des courbes au-dessous de 300 mètres. Cette condition semble même plus rigoureuse encore pour les machines ; car les locomotives peuvent toujours s'adapter aux exigences locales de la voie, tandis que l'intérêt d'éviter le transbordement interdit toute modification locale du matériel.

Les ingénieurs qui ont étudié le plus les chemins de montagnes et qui ont du s'enquérir avec le plus de soin de la question qui nous occupe, l'ont résolue ainsi.

Nous avons vu que M. Miguel, Ingénieur des Ponts et Chaussées, auquel on doit la pensée et l'exécution de la traversée des Alpes par le Brenner, a limité le rayon minimum des courbes à 316 mètres. Or, quelques années avant, et quand les faits que nous avons signalés sur le Semmering commençaient à se reproduire, cet ingénieur, étudiant la traversée des Alpes par le Luckmanier, a fait un projet remarquable dans lequel le rayon minimum des courbes est de 275 mètres et les inclinaisons de 30 millimètres ; il est même à présumer que si ce projet était aujourd'hui exécuté avec l'obligation d'y appliquer le matériel actuel, l'ingénieur porterait ce rayon minimum à 316 mètres, comme il vient de le faire pour la traversée par le Brenner.

Il ne faut pas oublier que l'adoption d'un rayon minimum de 300 mètres peut élever du simple au double, au triple, et au delà même, la dépense d'exécution d'un chemin de fer à courbes de 200 à 300 mètres. Mais dans ces conditions l'ingénieur compare, et si l'exécution d'un tracé à courbes comportant l'usage du matériel actuel est au delà des forces financières dont il est possible de disposer, il doit se décider à l'emploi d'un matériel spécial, et réduire le rayon des courbes au minimum compatible avec l'usage de ce matériel.

E. Fl.ic.iiat.

S 5. — Avantages des Voitures à deux étages, ou à impériale. pour les Chemins de fer économiques.

Depuis longtemps on emploie sur les chemins de fer de la banlieue de Paris — Ouest, rive droite et rive gauche, — Vincennes, — Nord, Montmorency et Argenteuil, — des voitures à deux étages, sur lesquelles on monte au moyen d'escaliers situés à l'arrière.

1° Types de Versailles. — Sur les lignes de Paris à Versailles, les im]>ériales sont ouvertes par les côtés, et les montants sont de simples tiges en fer T, ou en bois ferré, avec consoles à jour dans les angles. (Voir Portefeuille des Machines, 1809, PI. 47.)

La longueur totale des voitures est de 6m,70 pour la caisse, et de 8m,070 en y comprenant les deux escaliers et jusqu'à l'extrémité des tampons placés sous ces derniers,

La largeur de la caisse est de 2m,470 en dedans.

La largeur de l'impériale = tm,860.

La hauteur totale de la caisse est de im,700 du dessous du plancher à ^extérieur du plafond. Elle est de lm,640 à l'intérieur.

Ou sait que, dans les voitures à impériales, il faut nécessairement réduire les hauteurs de chaque étage, à cause des tunnels, qui ont été construits en prév-ision de voitures ordinaires seulement.

Le nombre total de voyageurs est de S0 à l'intérieur (10 bancs de o places), plus 34 sur l'impériale (8 bancs de 4 = 32 + i bauc de 2 = 34). Total : 84.

Les wagons établis par M. Vidard pour les chemins de fer de l'Est et du Nord (Enghien, Montmorency, etc.) sont à impériales fermées.

Leur galbe, en forme renflée au milieu de la hauteur, n'est pas très-agréable à l'œil : il rappelle un peu trop (avec les teintes noires que l'on a adoptées) les profils des voitures des pompes funèbres.

En rétablissant le profil à montants verticaux (type Ouest fermé) on arriverait à un aspect plus satisfaisant à la vue.

La circulation, dans les voitures Vidard, a lieu par un couloir central, à l'intérieur, tandis que dans les impériales de l'Ouest elle a lieu sur les deux côtés extérieurs : on gagne ainsi plus de largeur totale intérieure, mais en revanche, on perd une place poulie passage. En fait, dans les deux systèmes, il n'y a que 4 places en travers sur chaque rang des impériales.

§ 7. — Voitures dites américaines, à passage central.

En Amérique, en Suisse et en Autriche-Hongrie, on emploie, principalement pour les 2e et 3° classes, des voitures à passage longitudinal dans l'axe du véhicule, avec des groupes de 2 places à droite et 2 places à gauche opposées dos à dos.

Lorsqu'il y a, dans le convoi, un wagon-buffet, un wagon-salon, un wagon-terrasse, un wagon-bibliothèque, etc., cela peut être assez commode et donner une agréable distraction aux voyageurs impatients. Malheureusement, la nuit, ou en cas de mauvais temps, il est très-incommode de voyager dans ce genre de voitures, car l'ouverture perpétuelle des portes extérieures, par lesquelles s'engouffre le vent et la pluie, dérange considérablement les voyageurs des compartiments contigus à la porte.

En outre, cette sorte de promiscuité de tous les compartiments est des plus fatigantes lorsqu'il y a des voyageurs ivres, ou bruyants, ou batailleurs, comme il s'en rencontre malheureusement trop souvent, surtout dans les pays du midi.

§ 8. — Voitures à galerie latérale.

Nous croyons que le meilleur système serait un type de voiture à une aeule galerie latérale extérieure (le marchepied continu du côté extérieur de la voie, transformé en passage régulier avec un léger garde-corps en fer).

De cette manière, on combinerait : 1° l'avantage de la circulation possible d'une extrémité du train à l'autre (notamment pour se rendre au wagon-buffet ou au wagon-cabinet — ou pour prévenir le mécanicien en cas d'accident), — avec : 2" l'avantage d'avoir des compartiments isolés, oh les personnes de la môme société, fumeurs ou non-fumeurs, dames, militaires, commerçants, ouvriers, etc., pourraient se trouver ensemble, sans être perpétuellement dérangés par les allants et les venants, et pourraient dormir en paix la nuit.

Nous recommandons cette combinaison mixte aux concessionnaires des nouveaux chemins de fer d'intérêt local, car elle concilie le mieux possible les divers points de vue qui divisent encore aujourd'hui les ingénieurs et les constructeurs de matériel.