CHAP. II. — RAII-S. INCONVÉNIENTS DES COUSSINETS

tiel suffit souvent pour les briser par centaines (*) ; ils peuvent pai* cela même déterminer des ruptures d'attelage et transformer en un accident grave un fait qui, sans eux, serait inoifensif.

Tant que l'expérience n'avait pns prononcé, on pouvait voir dans les gros coins en bois qu'exigent les rails à champignons, un élément essentiel de la bonté de la voie, et tenir à opposer un corps compreflh sible aux efforts appliqués aux rails par les mentonnets des roues { mais on sait aujourd'hui que si cette interposition est en effet nécessaire, c*est uniquement dans Fintérèt du coussinet lui-même, pour protéger sa joue extérieure contre les chocs (**). En effet, on n'a compromis, en écartant du même coup le corps fragile et le corps compressible, ni la liaison des autres éléments de la voie, ni la douceur de la locomotion. Si la compressibilité des coins n*est pas un argument sérieux, il est clair que les graves inconvénients de cet accessoire et ceux du coussinet ne sont rachetés par aucun avantage ; car, sauf la présence du coin et le fait très-grave du défaut d'unité, le système à coussinets et le système américain reviennent, en somme, Rii même, le pied du rail s'attachant ou pouvant s'attacher sur ses sii])ports, exactement comme son équivalent, la semelle du coussinet. Il n'y a qu'une seule difléience : c'est qu'avec le coussinet les deux attaches s'opposent au fi:lisspnipiii ii.tnsversal du rail, tandis que pour le rail saiii^ coussinets, l'atinrbe extérieure subit seule cet effort ; mais il est facik', pour jxni (jn'oii y lionne, de rétablir à très-peu de frais la solidarité des attaches; solidarité plutôt apparente f(iie réelle, d'ailleurs, dans bien des cas, en ce qui concerne la sinuillanéité \r\u- résistance. Nous reviendrons sur point en examinant Li pose des combes.

Quant î\ la tendance du rail au renversement, il est certain que si l'on voulait donner au rail à larpe base la même stabilité théorique qu'au rail serré dans des coussinets, c'est-à-dire conserver le même

(•) Un exemple, entre mille. Le 5 mars 18CC, la machiiir du U uin po^te de Mulhouse à Paris déraillait de sra roufs d'arrière prî'ï^ de Rnlnmpont (Haute- Marne). Vn garde, dont l'attention était éveillée par un bruit iiiaccoutuaié et par le soulèvement des pierres du ballast, faisait inutilement le signal d'arrêt au mécanicien, qui, ne remarquant rien d'anoi^ mal dans l'allure de sa machine, continuait sa marche, et s'arrêtait enfin à Rolamponi.— 1.33â cousfinets étalent brisés, et ceUe série de ruptures commeuçajt à un rail casse, soit par le train^pciste lui-même, soit par le train préenient. et qui était l'orlgtne da déraille* menf.

(") Il ne parait même pas qoe les raptores de jones de coussinets Tussent plus (réquentea, aolt rar Ica rolec à colna en bols placés à rintérfeor, «oit snr celles le rail, i simple champignon, était serré par une etavette en fer.

UV. l*'. — VOIE.

rapport entre la demi-largeur et la hauteui totale, on se trouverait entraîné à distribuer le métal d'une manièi e très-peu favorable à la résistance aux efforts verticaux. Mais les considérations d'après lesquelles on fixe le rapport dont il s'agit pour le rail à coussinet, sont compiétemoiit étrangeies à la stabilité propreinoTit dite ; la largeur du creux du coussinet, surtout pour le rail symétrique, l'épaisseur à la base des nervures qui consolident les joues , le diamètre des trous des che\ illes et l'épaisseur à donner à leur pourtour, conduisent pour la semelle à une lâi;geur totale biea plus grande que celle qu'exige^ rait la stabilité.

L'inutilité complète d'un raj^rt aussi grand entre les bras de levier de stabilité et de renversement, est établie d'une manière autrement concluante que l'évaluation Sort incertaine des efforts horizontaux, c'est-à-dire par Tobservation même des \ oies à rails VignoU. On n'a jamais remarqué, même avec les rails dans lesquels ce rapport est le plus défavorable, que les attaches placées sur le bord intérieur du patin fussent plus sujettes à s'arracher que celles qui fixent la semeUe du coussinet. Le rail possède donc par lui-même, malgré le rapport plus grand de la hauteur à la demi-largeur de sa base, une stabilité suffisante pour que la résistance longitudinale des attaches intérieures ne soit jamais mise gravement en jeu. Gela se conçoit. En admettant même qu'une roue soustraite pour un instant à une partie de sa charge normale par suite des oscillations de la machine, et pressant le rail par son boudin, tende par cela même à le renverser, elle tendra aussi immédiatement à empêcher ce mouvement, qui ne peut 8*e£foctuer sans que la roue se soulève. Nous reviendrons, du reste, plus bas (59) sur la disposition des attaches.

s». Sur quelques chemins à deux voies, sur l'Ouest français, par exemple, l'axe des coussinets est placé, au sabotage, à 0",03 environ de l'axe de la tia\erse, et celle-ci doit être i)osée dans la voie de telle sorte que le premier axe soit à l'amont du second. Cette disposition a pour objet d'empêcher le déveiseinent de la traverse, qui tend généralement à prendre une position (rétimlibiv inclinée dans le sens de la marche des trains. Ouplques ingénieurs ont conclu de là que, même sui' les \ oies non éc lissées, les roues n'exercent aucun choc contre le bout du rail lYavaL C'est une erreur manifeste; il suffit pour s'en convaincie d'observer ce qui se passe sous l'action d'un traiu mardiaut lentement. Quand .on se

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contente d'examiner la voie au repos, il semble en effet que le bout du rail d'ami est protégé par la dénivellation qui est alors descendante; mais elle n'en est pas moins mcendante à l'instant où une roue atteint le joint, la traverse s'inclinant du côté de la charge, avant que celle-ci Tait atteinte, pour s'incliner ensuite en sens contraire, c'est-à-dire toujoum vers la charge, quand celle-ci l'a dépassée. Si c'est cette inclinaison qu'on observe en définitive, c'est tout simplement parce que ( 'est le . dernier effet produit. U a eflacé le premier ; mais celui-ci ne s'est pas moins produit pour cela.-» L'utilité du sabotage e^BCintriquef au point de vue de la stabilité des tra* verses, parait donc au moins contestable.

Parmi les inconvénients des coussinets un des plus grands, auquel j*ai ifoit allusion plus haut, a servi de base à une accusation fort injuste contre le rail VignoU. Malgré leur large semelle, les coussinets, pénètrent promptement dans le bois, surtout s*il s*agit d'essences tendres. On est parti de là pour prédire que le même effet se produirait inévitablement,'et bien plus rapidement avec le rail Vignole, bien moins large que le coussinet, et que l'interposition d'une plaque métallique serait indispensable pour protéger la traverse. L'ex«nple du réseau allemand sur lequd on n'applique de plaques qu'au joint (si ce n'est dans les courbes de petit rayon) et surtout l'exemple du iNord français, sur lequel il n'y a pas de plaques du tout, — pas môme au joint, — devraient avoir depuis longtemps fait justice d'une accusation fondée sur une obsersation incomplète et inexacte de ce qui se passe dans la voie à coussinets.

Dans la plupart des coussinets, on s'est attaché à profiler le J>as de la joue intérieure exactement suivant la forme du champignon, afin que, lorsque celui i est engagé dans la cavité de la joue sous l'action de la pression horizontale exercée par le coin, la base du rail soit, par cela même, en coiitiu t avec la semelle du coussinet. Mais cette co'incidence exacte suppose, dans les formes des rails et des coussinets, une précision, uiif uniformité bien diiliciles à réaliser ou du moins à conserver. 11 faut ([ue la chambre du coussinet puisse recevoir des champignons plus ou moins déformés, sans quoi le retournement du rail symétrique serait trop fréquemment impossible. On a donc souvent renoncé à replier complètement la joue intérieure sur le champignon, qu'elle ne presse plus, dès lors, sur la semelle. Le nouveau coussinet de l'Ouest français, par exemple (Pl. 1,

58 uv. 1*. — VOIR.

fig. 5), est dans ce ( as. If ne pr«^tent] pa«, — ot à très-jnste titre, — à une roïiicidence pni faito, à laquelle la prati(jiie se relusc. Le coin ne doit donc pas seuleiiuMit serrer le rail contre la joue inléiieure du coussinet, il doit ou ])lutot il devi-ait*aussi maintenir le charupignon inférieur en contact avec le fond du creux. Mais coiuuient compter sur relTicacité d'un moyen de serrage qui subit non-sieidement toiUi's les actions mécaniques auxquelles la voie est soumise, mais aussi l' influence de variations atmosphériques incessantes, et qui exigerait en permanence, pour ainsi dire, la main de riiomme pour combattre ces causes perturbatrices? Que le soleil darde, que r.iir humide se dessèche, et le coin, en supposant qu'il fût serré avant ce changement, ne l'est plus après. Dès lors, en dépit de la courbure souvent doimée vers le haut à la joue extérieure du coussinet et de l'élasticité du coin, celui-ci ne presse pltis la base du rail contre la semelle. H en est de môme si le coin» serrant le corps du rail, est déformé et excorié sur sa tace inférieure; le coussinet et le rail peuvent alors se séparer, et ils se séparent en effet pour peu que la traverse, moins bourrée que ses voisines, se dérobe. Dans cette situation, une roue de nuM^hine atteignant le rail au droit du coussinet, le premier est brusquement chassé contre le second. Le coussinet transmet ce choc au bois, et cette série de chocs, incessants, violents malgré la petitesse de la hauteur de chute, désorganise le bois. En fait, on doit s'estimer heureux si le contact intime entre le pied du rail et le coussinet a lieu pour la moitié des appuis. Ainsi s'explicpient à la fois le maculage des entailles des traverses, celui des rails aux portées (fait qui est, comme on sait, un des principaux obstacles à un usage i)lus étendu du retournement), et la fi-équence de la rupture des semelles des coussinets, tant qu'on ne s'est pas décidé à leur donnei' une épaisseur en aj)pareiice fort exai^érée (0'",05 environ), et qui le serait en effet si ces semelles n'a\ aient, comme cela devrait Hve, qu'à supporter une simple charge, au lieu de subh* des chocs incessants.

Que le rail, maintemi constannuent en contact avec ses a])puis, ne puisse plus avoir indépendamment d'eux une vitesse acquise, et tous ces effets disparaissent.

Or c'est précisément cette condition, presf{ue iinpossihle à remplir avec le coussinet et le coin, qui est tout naturellement satisfaite avec le rail Vignole, poun u, bien entendu, que la pose soit bien faite, que les têtes saillantes des attaches maintieiment le patin exactement appliqué sur l'entaille; il n y a plus alors de chocs. Ainsi s'explique ce fait que.

CBAP. îl. RAILS. — SPPÉmORITÉ Dl' RAII, VIfiXOLE. 59

tontes choses égales (railleurs, le patin s imprime beaucoup moins dans le bois que ne le fait le coussinet malgré sa plus grande surface d'appui sur la traverse.

40. (>itons aussi, comme un inconvénient à porter au compto du coussinet et du coin, leur inefficacité contre l'entraînement longitudinal des rails- i/examen de ce point trouvera naturellement sii place (l Oô) à la suite de la discussion des divers modes d'attache, et de la consolidation des joints.

41. Le rail Vignole a été appliqué sur le chemin cité plus haut (35) de Chatam, mais d'une manière bizarre. Le jail s'appuie Hur une forte semelle en fonte, munie de leljords; des tasseaux en fer serres par des boulons maintiemienl le patin appliqué sur rette espère de coussinet nKlimeiilairc C'est évidemment une complication gratuite, dirigée contre un danger chimérique. Si on n'avait en vue que la solidarité des deux attaches pour la résistance au glissement transversal du rail dans les courbes, une simple bande de tôle sufli- .sait pour atteindre le but.

Une disposition analogue a été appliquée, mais seulement aux joints, en Bavière, où l'on trouve des échantillons de tous les modes de pose connus, si ce n'est cependant les longrines. ,

Mt. On a fait valoir, comme une conséquence tiés-utile de la suppression du coussinet, la plus grajuie longueur d'appui du rail sur la traverse. Ouelfjues ingénieurs ont pensé qu'il en résultait h la fois une compensation de la moindre largeur du patin, comparée ;\ celle du coussinet, et une réduction de la longueur elfective de la travée, à égalité d'écaitement d'axe en axe des traverses. Ce n'est pas là qu'il faut chercher les véritables avantages du rail Vignole^ et l'explication de son succès. Le rail s'applicpie bien sur toute la largeur de la traverse, mais on n'est nullement fondé pour cela à regarder la pression comme uniformément répartie sur toute la surface, et la longueur de la portée elfective du rail comme réduite à la distance de bord en bord des traverses. Ce serait attribuer à celles-ci une stabilité latérale qu ell^ sont loin de posséder. Elles tournent autour de leur axe longitudinal, en s*inclinant vers la charge, et cet elTet doit même être plus prononcé dans ce système qu'avec le coussinet, qui transmet la charge à peu près dans le plan moyen de la traverse, à moins qu'on ne s*écarte à dessein de cette condition (37). On pouvait donc, jusqu'à preuve du con-

60 LIV. I". — VCME.

traiie. craiiidif qu'il y Put là mie raiise S|H'( ialo d'instabilité pour la voie [ lynolc, ou tout au moins un suicioît de chai cre pour l'entretioii, Il n'eîi est point ainsi. Mais si les traverses se coaniorlent si bien sous l'action inimécliate des rails, sans être [)iotégées par une plaque métallique, c'est au contaf t intime des deux surfaces qu'où le doit, et non à la longueur d'appui; et quand les travei-ses se maculent, sans que cela tienne à la nature par trop t endre du bois, ou à l'exatrération de la charge par roue, c'est que l'entretien pèche, c'est qmt la condition capitale du contact entre le rail et le bois, n'est pas reniplie.

49, On ne peut, en somme, contester au rail Fignole une économie considérable d'établissement et d'entretien proprement dit; une résistance à la rupture au moins égale, ou plus grande à coup sûr, suivant qu'on prend pour terme de comparaison le rail symétrique ou le rail à champignons inégaux; une sécurité plus complète, et une stabilité pour la lotation équivalente en pratique à celle du rail à coussinets. Il n'y a (pi'un point sur lequel on ne puisse se prononcer encore avec certitude ; la durée du service.

Le champignon du rail américain devant naturellement être identique à ceux du rail symétrique de même poids, on peut soutenir, non sans quelque apparence de raison, que le second fera un service plus prt>Iongé que le ptemier, puisque celui-ci devra être remplacé quand il suffira de retourner l'autre. En admettant cet avantage, il ne saurait entrer en balance, même sous le rapport purement économique, avec ceux que possède le rail YignoU* Il est bien moindre en effet qu'il ne semble au premier abord; car le champignon inférieur du rail symétrique se dégrade aussi, au droit des coussinets, par la cause qui vient d'être analysée (39) ; sans compter que la destruction du champignon supérieur est nécessairement, par cela même, plus rapide que pour l'autre type.

Dans l'esprit des ingénietirs qui auraient pu être tentés de l'appliquer en France, le rail Vignole est resté longtemps aous le coup d'un essai tenté, il y a de longues aimées, au chemin de Saint-Germain, Une application prolongée, laite peu à peu sur une immense échelle, avec un succès si facile à constater, n'avait pu détruiie l'impression produite par un essai isolé, incomplet et devenu depuis insignifiant par le seul fait de runcieimeté de sa date. Des préventions fondées sur un argument si peu valable conspiraient a\ ec l'habitude, et avec une espèce d'indifférence systématique à l'égard des chemins de fer allemands, regardés d'al)ord chez nous comme des voies feiTées d'un ordit»

CHAP. II. — RAIL \l<;NOr.B. — ses PROPORTIONS. 61

en quelque sorte iiilérieur, cal([uées »ur celles du .Nouveau-Monde.

( y était uii préjugé, injuste en lui-même, fâcheux par ses conséquences. Les voies tie la Prusse, du Hanovre, delà Saxe, etc., peuvent être citées parmi les meilleures qui existent. Leur excellent état tient sans doute en partie à des causes locales, au nombreux personnel d'entretien, à l actix ité modérée du trafic; mais le principe même de leur construction y entie certainement i)our une grande part.

Rappelons en terminant cette discussion , — car en pareille matière c'est toujours à l'observation diiei te f(u'il laut en revenir, — que si le rail à deux champif^nons est coiuplétemeut délaissé en AUema* gne, c'est à bon escient. Le rail symétrique a été expérimenté largement sur un grand nombre de lignes; le rail à champignons inégaux Ta été lui-même sur les chemins de Dusseldorf à Elberfeld^ de Berlin à pQUdtm, de Wesiphalie, etc.. L'un et l'autre ont disparu pour faire place au rail américain, et l'on ne retrouve plus guère le coussinet (|u en Bavière, et sur la ligue de Fotidam k Magdebourg* Il perd tous les joui-s du terrain en France, il est repoussé en Espagne, en Russie, en Hollande, et il connnence à être mis en question en Angleterre*

Le rail à patin est depuis longtemps fort en usage dans ce pays* pour les voies de terrassement. 11 y porte même le nom de : rail des entr^reneurs {eontraelon' rati). Cette application, qui devait appeler Tattention sur lui, semble au contraire Tavoir discrédité, en le reléguant au rang d*un Instrument imparfait, bon seulement pour les voies provisoires.

Sairâ insister davantage sur la supériorité amplement démontrée, selon moi, du rail F^nnolf , je passe à Fexamen des proportions qu'il convient de lui donner*

$ II. — D«a proporttoBn 4a rail à large base.

44* Aujourd'hui, sur les grandes lignes, le poids du mètre de rail varie peu; si ce n'est en Angleterre où il atteint iO et même A6 kilogrammes (London and North-Westem), il est généralement compris entre 35 et 38 kilogrammes. €e dernier chïfte

n'est guère dépassé que sur les rampes de 0,01 15 au moins comme celles du Luxembourg (35), et encore cherche-t-on, alors, à lutter contre la rapide destruction des rails plutôt par l'emploi d'un métal pi us l ésistant que par l'augmentation du poids. Mais cette uniformité approchée est Igin de s'étendre au protiL

.62 Ll\, i", — VOIE.

l*our régler 1rs pi opoiiions du rail à coussinets, on donne aii\ deux champignons, des sections et un ('Tni-tement appropriés au poids du matériel roulant ; et il suffit ensuite de donner au corps une épaissem* as=ioz grande pour assurer la solidarité de flexion des champignons, et pour que le corps lui-même ne s afl'aissc i)as au droit des appuis. La résistance aux efforts tranchants verticaux s'ensuit amplement: et il en est de même pour la roideur dajis le sens horizontal, d'autant plus que le rail est soutenu par les joues des coussinets. Quant à la stabilité de rotation, on n'a pas non plus à s en préoccuper, parce qu'elle est largement asstirée, malgré l'épaisseur considérable de la semelle du coussinet, par la grande laiigeur qu'elle exige.

Il nVn ost pas de môme pour le rail Vignole; les aires sensiblement égales du champignon et du pied, ainsi qae la largeur de celuici, étant données, il faut adopter pour le corps une épaisseur assez grande et une hauteur assez limitée pour ne compromettre ni la solidarité des d^x renflements, ni la stabilité de rotation du rail* Les expériences citées prouvent que le premier risque est fort lointain; quant au second point, c'est seulement par tâtonnement qu*on peut fixer la limite de hauteur à laquelle il convient de s'arrêter, pour une argeur donnée de la base.

Il est évident, d'ailleurs, que le rapport dont il s'agit ne peut être invariable. S'il y a une vérité élémentaûpe, quoiqu'elle ait été souvent méconnue dans la pratique, c'est que tous les éléments mécaniques^ d'un ch^n de fer ont entre eux des relations étroites et doiventêtre déterminés corr^tivemënt. S'il est évident que le poids des mils doit dépendre du poids des machines et de la vitesse; le profK des bandages, les épaisseurs relatives de la jante et du mentoonet, du tracé en plan, et de l'écartement des essieux rigides, il n'est pas moins certain que le rapport de la hauteur totale du rail à la largeur de sa base doit dépendre aussi des deux derniei"s éléments. La surélévaticm fait équilibre à la force centrifuge; mais les courbes n'en imposent pas moins aux rails des efforts horizontaux très-considérables, par suite du parallélisme des essieux.

La relation dont il s'agit est, du reste, nettement accusée, surtout sur les chemins allemands. En avançant du nord au sud, on remarque que les pi c lii.^ élancés dominent d'abord, et que les rails deviennent ensuite de plus bas en plus bas pour passer enfin à une forme décidément ramassée. Les limiter mtre lesquelles la hauteur varie Bont actuellement 130"""'»,b et iUb millimètres*