MACHINES A PLUS DE TROIS ESSIEUX

Nous avons surtout considéré dans ce (jui précède les machines à 3 essieux, qui sont de beaucoup les plus répandues et forment pour ainsi dire l'outillage courant des chemins de fer au point de vue de la traction. Ce ne sont pas cependant les seules qu'on emploie. Il existe des machines à 4, ;> et môme G essieux.

En premier lieu, en raison des charges toujours croissantes des trains express, on a été conduit à remplacer les machines mixtes ordinaires pur

Fig. 560. — Locomotive à voyageurs à 2 essieux accouplés. (Gomi)agnio d'Orléans.)

d'autres, d'un poids adhérent plus considérable réparti sur deux essieux; en même temps plusieurs réseaux, comme l'Orléans, le P.-L.-M. et l'État ont, ainsi que nous l'avons déjà fait remarquer, adapté à leurs machines à grande vitesse un quatrième essieu placé à l'arrière sous le foyer, de manière à réduire autant que possible le porte-à-faux et à augmenter par suite la stabilité de la machine. Ces locomotives, représentées sonnnairement par la iigure 360, ne sont en sonmie qu'une variété des machines mixtes, auxquelles on a adjoint un essieu porteur à l'arrière. Mais elles sont beaucoup plus puissantes et plus lourdes (|ue les machines mixtes ordinaires. D'après M. Leroy, les machines à grande vitesse de ce type créées par la compagnie P.-L.-M. (n^* 111 à 400) traînent à la vitesse de 50 kilomètres à l'heure des trains directs de 210 tonnes, et à 70 kilomètres des trains rapides de 121 tonnes sur des lignes à rampes de 3 millimètres ; elles pèsent50 300 kilogrammes en charge.

On doit également considérer comme une variété des machines mixtes à 3 essieux les locomotives pour trains express avec bogie à l'avant, employées d'abord par la compagnie du Nord et qui ont été adoptées plus récemment par les autres réseaux; bien qu'ayant en réalité 4 essieux, ces

machines rentrent dans la catégorie des machines mixtes, les 2 essieux du bogie remphirant Tessieu porteur d'avant.

Indépendamment de ces machines, plus particulièrement destinées aux trains de voyageurs, on emploie également des machines à 4 essieux accouplés (fig. 561) qui permettent d'éviter dans certains cas la double traction et qui suffisent, en général, pour remorquer de lourdes charges sur les lignes à fortes rampes.

On comprend, en elFet, (|u'à mesure que les lignes secondaires se sont développées sur le réseau français, les rampes de 10 et 12 millimètres, autrefois exceptionnelles, sont devenues d'un usage fréquent dans les tracés e[ que, dès lors, par suite des nécessités de Texploitation, on a été conduit à

Fig. ,")61. — Miichino de rampes. {Compagnie P.-L.-M.

faire circuler sur ces lignes des trains dont le poids dépassait la charge normale des machines à 3 essieux accouplés. Avant l'invention des machines dont nous jtarlons maintenant, il n'y avait pas d'autre moyen d'assurer le service de ces trains que d'y atteler deux machines au lieu d'une, c'est-kdire de les remor(|uer en double traction.

Mais l'emploi de la double traction, qui double la dépense, ne double pas toujours la chaige utile remor(|uée. Deux locomotives attelées Tune à l'autre ne produisent pas deux fois le travail utile d'une seule, parce que leur action, n'est pas, en général, assez concordante pour (|u'on puisse additionner, au point de vue du résultat, les efforts de traction qu'elles produiraient séparément. Il faudrait, pour (|u'il en fût ainsi, qu'il y eût entre les deux mécaniciens une entente parfaite qui n'est pas, sans doute, impossible à réaliser, mais (|ui est fort diflicile à obtenir. En fait, la seconde machine n'ajoule guère (|ue 2 3 environ au travail de la première. 11 était naturel, dès lors, de clierclicr à réaliseï* la traction des trains dont il s'agit au moyen de machines plus puissantes, ayant un |)lus grand poids adhérent et c'est(*e qui a donné naissance au type des machines à 4 essieux, aujourd'hui courauinient employées pour rex[)loitation des lignes à fortes rampes.

machine. Elle a 230 mèlres carrés de surface de chauffe / elle porte elle-même son approvisionnement d'eau et de charbon et pèse de 55 à 60 tonnes, suivant l'état de cet approvisionnement. EUe a plus de 10 mètres de longueur de tampon en tampon et ses essieux extrêmes sont distants de 4,53 m. Afin de pouvoir faire passer dans les courbes de 300 mètres un rectangle aussi long, chaque boîte à graisse porte un système spécial, qui sera décrit un peu plus loin, et qui permet aux essieux, tout en restant parallèles entre eux, de se déplacer h la demande des courbes dans le sens de leur longueur.

Voici les éléments principaux de cette machine.

Poids de la machine avec approvisionnement complet 60 630 kg.

Poids moren en marche 57 180 —

Poids moyen (approvisionnement épuisé) 53 750 —

/ Foyer

Surface de chauffe | Tubes (5 m. de longueur)

( ToUl ^

Diamètre des roues motrices

Diamètre des cylindres

Course des pistons

Effort de traction sur les pistons avec 50 p. 100 dadmission . . .

Adhérence (au 1/7) 7 675 kg.

La grosse machine du Nord (Og. 563), construite par M. Pétiet, est portée par 6 essieux divisés en deux groupes indépendants, ayant chacun son

10 m* 0,50 — 0,60 — 7 900 kg.

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irip:.*563. — Locomotive-tender à \t roues accouplées. (Compagnie du Nord.)

essieu moteur; les essieux sont accouplés dans chaque groupe et commandés par deux mécanismes moteurs distincts. La machine a donc 4 cylindres et, malgré sa grande longueur, elle peut s'inscrire dans les courbes comme les machines ordinaires à trois essieux. C'est en réalité la réunion sur un même châssis de deux machines distinctes avec une chaudière commune. Elle porte elle-même son approvisionnement d'éau et de charbon et pèse îjlj à GO tonnes. Son eflort Je traction, mesuré sur les pistons avec le coefdcient de réduction de 0,G5, est de 8 590 kilogrammes.

tient une large part d'erreur, ainsi que cela est facile à démontrer par une étude un peu attentive des conditions de la traction en rampe ^«

Quelle est, en premier lieu, la limite des rampes admissibles sur les che> mins de fer à traction de locomotives ?

11 y en a une évidente et absolue ; c'est la rampe sur laquelle la machine, supposée à adhérence totale, ne pourrait même plus se remorquer elle-même.

Appelons P le poids de la machine, i la pente limite et / le coefficient

Fig. 564.

d'adhérence ; nous aurons, en exprimant que l'effort de traction est égal à la composante AB du poids de la machine (fig. 564] :

fxBC=XB,

ou

/p cosa = P sin a.

Substituant à cos a son expression v^i — sin*a, et admettant, par une approximation très suffisante, qu'on puisse remplacer sin a par tgx ou t, nous aurons

^P v^i - 1=* = Pi, d'où on tire

Si on fait /= 0,14, on a sensiblement

Telle serait la limite de rampe sur laquelle la locomotive, incapable de se remorquer elle-même, resterait en équilibre sous Faction de la gravité annulée par Teffort de traction.

Au-dessous de cette limite toutes les inclinaisons sont possibles, à la rigueur ; mais à laquelle doit-on s'arrêter ? Evidemment, cela dépend de la charge qu'on veut faire remorquer à la locomotive, c'est-à-dire de l'effet utile qu'on veut lui faire produire. Or, cet effet utile diminue très rapidement

• • Couche, ouvrage cité, t. H, p. 554 et suivantes.

Telles sont les limites de pente qui résultent de la faiblesse de Teffet utile de la locomotive.

Quant à la limite qui résulte du défaut d'adhérence, elle s'exprime de la

T manière suivante, en écrivant que Tefifort de traction -n- est égal à sa valeur

maxima /p y/l — i* :

Remplaçant T par sa valeur tirée de la formule (1) et négligeant encore t* devant 1, on a

;p = (P+p)t + r}, d'où on tire •

et

Pour P = p, cette relation donne t = -^ r.

Pour P = 0, elle donne > = / — r. -

Au moyen des formules précédentes, dont nous avons emprunté le calcul à M. Couche, il est facile de voir que ce n'est pas le défaut d'adhérence qui limite les rampes des tracés.

Considérons, par exemple, une machine à marchandises de la compagnie P.-L.-M., à quatre essieux accouplés, ayant 199,48 m* de surface de chauffe, pesant 51 tonnes et pouvant remorquer 2330 tonnes sur palier à la vitesse de 15 kilomètres à Tlieure (soit 4,16 m. par seconde).

Admettons pour le coefficient de résistance du train en palier à cette vitesse le chiffre de 3 kilogrammes par tonne qui tient compte en bloc des résistances de la machine et de celles des wagons, le travail de la machine sera

T = 3 X 2 381 X 4,16 = 29 714 kilogrammèires.

Portant cette valeur dans les expressions de l'inclinaison déduite de la forrpule (1) et faisant

p = 51 000 et r = 0,003,

on trouve que la rampe sur laquelle la machine ne remorque plus qu'un poids utile égal à p est

Cette utilité peut être réelle dans certains cas spéciaux; mais il faut bien reconnaître qu'elle supprime à peu près complètement l'un des principaux avantages de l'emploi des chemins de fer, qui est la vitesse.

Il faut avoir des motifs bien puissants pour se résoudre à établir une ligne h traction de locomotives, sur laquelle la vitesse de marche ne sera pas supérieure à 10 kilomètres à l'heure, et on peut se demander si, dans des cas exceptionnels comme ceux-là, il ne serait pas préférable d'installer des plans inclinés, sur lesquels la traction des wagons se ferait au moyen de câbles s'enroulant sur des tambours mis en mouvement par des machines fixes.

On rentrerait alors dans le système funiculaire, tel qu'il existe à la Croix- Rousse (Lyon) et tel qu'on l'établit maintenant assez fréquemment pour permettre aux touristes de faire Tascension des montagnes de la Suisse ou de ritaiie.

Système Fell. — Une application importante des locomotives à adhérence artificielle et indépendante du poids a été faite par M. Fell au mont Cenis, en vue de l'exploitation provisoire d'un chemin de fer qui avait été établi pour attendre la fin des travaux du percement de la montagne.

Cette appUcation se trouvait là dans des conditions logiques et rationnelles et le supplément d'effort de traction, que l'on se procurait au moyen de l'adhérence artificielle, était obtenu en utilisant, comme il convient, la puissance de la machine à une vitesse réduite.

Il s'agissait de franchir la chaîne des Alpes à une hauteur de 2 125 mètres au moyen de rampes de 0,07 m. à 0,08 m. par mètre. On aurait pu, à la rigueur, y parvenir au moyen de locomotives à adhérence simple, mais à la condition, comme nous l'avons vu, de ne leur faire remorquer qu'une charge utile insignifiante. Il était évidemment bien préférable, dès l'instant que l'on voulait une traction par locomotives, de demander à un supplément d'adhérence l'augmentation d'effort nécessaire pour remorquer sur ces rampes un poids plus important.

La locomotive employée dans ce but par M. Fell était construite d'après un principe connu depuis longtemps, le plus pratique de tous ceux qui ont -^ été imaginés ; il consiste à utiliser pour l'adhérence le poids de la niachint- -^ et à se procurer le supplément nécessaire au moyen d'une pression de hw^ * vapeur exercée sur un rail central par l'intermédiaire de roues horizon tale?^=r" mises en mouvement par la machine.

La locomotive Fell était donc, en définitive, une machine à huit rout accouplées, savoir : quatre roues verticales porteuses, donnant un poiu adhérent éiial à celui de la macliine, et quatre roues horizontales, fourn ^ sant le supplément d'adhérence dû à la pression qu elles exerçaient suirail central. Celte disposition était particulièrement précieuse au mont Ce^-^ j^