présente désormais deux attaques dirigées en sens contraire. L'activité
s'accroît. La poudre et les bois descendent, les déblais remontent; les
hommes se remplacent toutes les six heures, le travail ne chôme pas un
moment. En avant, marche la petite galerie que le tracé accompagne et
dirige. Derrière vient le battage au large, l'ouverture à grande
section. Un muraillement ou un revêtement général est à faire; on
procède alors par tronçons ou par chambres alternatives, les éventails
sont établis, les cintres sont dressés, les maçons suivent les boiseurs,
et chaque jour, à pas lents, au milieu d'incidents sans gravité ou
d'accidents épouvantables, le travail s'avance. C'est un vrai trou de
taupe, car dans certains terrains l'homme le creuse avec ses mains,
tantôt sur le ventre, tantôt sur le côté, tantôt sur le dos. L'ouvrier
des souterrains s'identifie à sa besogne; à la lumière du soleil, il
préfère celle de sa lampe, au grand air l'atmosphère humide, fumeuse et
parfois fétide de son chantier. Son visage a pris une teinte pâle
uniforme; ses yeux, ses narines et ses lèvres sont d'un rose maladif et
ses cheveux sont parfois décolorés. On croirait à la souffrance, si le
soleil, l'air vivifiant du dehors, une nourriture plus forte et plus
substantielle, ne venaient le transformer et lui donner la force brutale
qu'il montre dans ces rixes qu'amènent parfois la jalousie ou la colère,
et que termine trop souvent le couteau.
Les souterrains les plus remarquables sont:
La Nerthe, entre Avignon et Marseille, d'une longueur de 4,600 mètres;
Blaisy, entre Tonnerre et Dijon, de 4,100 mètres;
Le Credo, sur le chemin de Lyon à Genève, de 3,900 mètres;
Rilly, sur l'embranchement de Reims, de 3,500 mètres;
Le tunnel des Alpes ou du Mont-Cenis, de 12,220 mètres de longueur.
L'un des tunnels les plus connus est celui de Blaisy, à 288 kilomètres
de Paris. Voici quelques détails sur sa construction: Sa longueur,
avons-nous dit, est de 4,100 mètres, sa largeur entre les pieds-droits
de 8 mètres et sa hauteur sous clef de 8 mètres également. On a percé
22 puits pour sa construction; le plus profond a 197 mètres de hauteur.
Quinze de ces puits sont conservés pour l'aérage du souterrain.
L'ensemble des 22 puits a coûté deux millions. Le cube des déblais
extraits du souterrain est évalué à 350,000 mètres et celui des
matériaux de construction à 150,000. On a employé plus de 150,000
kilogrammes de poudre. Ce souterrain a coûté, sans les puits, 1,900
francs par mètre courant, soit 7,900,000 francs pour l'ensemble.
Disons quelques mots encore du tunnel des Alpes. Ce qui le distingue
essentiellement des autres souterrains construits jusqu'à présent, c'est
sa grande longueur (12kil,220) et l'impossibilité où l'on a été, en
raison de la grande hauteur de la calotte, de l'attaquer par des puits.
Il n'y a donc eu que deux chantiers partis des deux têtes, de Modane et
de Bardonèche, et allant à la rencontre l'un de l'autre. L'ouverture à
l'exploitation remonte au mois d'octobre 1871. Il a fallu, en raison du
nombre restreint des attaques, employer les moyens de perforation les
plus rapides. Voici ce qu'on a fait: On a appliqué à la compression de
l'air la force produite par la chute des cours d'eau descendant du
faîte. L'air comprimé, à son tour, a servi à mettre en mouvement de
petites machines perforatrices qui remplacent le travail lent et pénible
des ouvriers. MM. Grandis, Grattone et Sommeiller sont les inventeurs de
ces machines. Aujourd'hui, une voie nouvelle, franchie en 20 ou 25
minutes, remplace l'ancienne route de la montagne, que les chevaux de
poste mettaient 10 à 12 heures à parcourir et que le chemin de fer
Fell[7], dont nous aurons bientôt à parler, a fait franchir en 5 heures
seulement. Maintenant, une communion plus intime peut s'établir entre la
France et l'Italie et permettre à notre industrie d'aller puiser de
nouvelles et vivifiantes inspirations dans la péninsule;--à nos voisins
de venir étudier nos procédés rapides et perfectionnés de fabrication.
[Note 7: Un chemin de fer, d'un système analogue, permet de monter au
sommet du Righi.]
La nécessité de traverser de larges fleuves et des vallées profondes,
imposée par le tracé des grandes voies ferrées, a donné naissance à des
ouvrages dont nos pères n'abordaient la construction qu'à de rares
intervalles et qu'ils mettaient de longues années à élever. Nous voulons
parler d'abord de ces imposants viaducs en maçonnerie qui l'emportent
bien, à notre avis, sur les aqueducs tant vantés des Romains et des
Sarrazins, puis de ces ouvrages en tôle portés sur piles en maçonnerie
ou sur piles métalliques, dont la construction remonte à quelques années
seulement et qui s'est déjà beaucoup répandue, tant elle fournit un
moyen économique et facile de franchir les vallées profondes.
Les viaducs en maçonnerie, construits pour le passage des chemins de
fer, sont remarquables à divers titres: leur longueur, leur hauteur, la
mauvaise nature du terrain qui les supporte, augmentent les difficultés
de leur construction et en élèvent le prix de revient.
[Illustration: Fig. 25.--Le chemin de fer du Righi.]
Parmi les viaducs les plus longs, on cite surtout celui qui a été
construit sur les lagunes de Venise pour le passage du chemin de
Vicence, et qui a 3,598 mètres de longueur;
Celui qui traverse la ville de Nîmes, ayant 1,670 mètres de longueur,
sur le chemin de Tarascon à Cette;
Celui de Wittemberg, qui a 1,147 mètres de longueur;
Enfin celui d'Arles, sur le chemin de Lyon à Marseille, et qui a 769
mètres de longueur.
La hauteur la plus grande de ces viaducs ne dépasse pas 15 mètres.
Les viaducs les plus remarquables par leur grande longueur et par leur
grande hauteur, sont: celui de Nogent-sur-Marne, qui a une longueur
totale de 830 mètres et une hauteur de 29 mètres. Ce viaduc franchit la
rivière au moyen de trois arches de 50 mètres d'ouverture. Il a été
construit en dix-huit mois. Le viaduc de l'Indre mesure 751 mètres de
longueur totale et 23 mètres de hauteur maxima.
L'un des ouvrages les plus renommés par sa légèreté est le viaduc de
Chaumont, sur le chemin de Mulhouse à Gray. Sa longueur est de 600
mètres et sa plus grande hauteur de 50 mètres. Il a été exécuté en
quinze mois.
L'un des viaducs les plus remarquables par ses dimensions et le plus
grand de ceux construits en Allemagne pour le passage d'un chemin de
fer, est celui du Goeltzschthal, sur le chemin de fer saxo-bavarois,
entre Reichenbach et Plauen. Il a 579 mètres de longueur et sa hauteur
maxima est de 80m,37; c'est à peu près la même que celle de notre
aqueduc de Roquefavour, qui a 81 mètres. C'est la hauteur des tours de
Notre-Dame.
Nous pourrions citer encore plusieurs ouvrages en maçonnerie dignes de
fixer l'attention; la France, les environs de Paris même en offrent de
nombreux, mais nous devons indiquer maintenant quelques-uns des
magnifiques travaux en charpente construits en Amérique, en Allemagne et
en Russie, et qui, forêts suspendues, sont de véritables merveilles
d'assemblage. Les uns sont à poutres droites, comme celui de Peacock,
celui du Connecticut (384 mètres de longueur, avec des travées de 54
mètres);
Celui de Landore (496 mètres de longueur);
Celui de la Mesta, sur le chemin de Saint-Pétersbourg à Moscou (547
mètres de longueur, avec des travées de 60 mètres et une hauteur maxima
de 32 mètres);
Les autres sont en arc de cercle, comme celui de Willington (319 mètres
de longueur avec des arcs de 39 à 35 mètres de largeur);
Celui de la rivière l'Etherow (long de 158 mètres, avec une arche de 54
mètres d'ouverture et une hauteur maxima de 41 mètres);
Celui de la Cascade-Glen (présentant un arc de cercle de 84 mètres
d'ouverture, le plus grand qu'on ait encore construit, et 53 mètres de
hauteur).
Mais le plus remarquable de ces ouvrages est le pont du Haut-Portage sur
le chemin de Buffalon à New-York; sa longueur est de 267 mètres et sa
hauteur de 79m,50!
Le fer vient parer d'une manière avantageuse aux inconvénients des
constructions en charpente. On peut dire que la construction des chemins
de fer a produit les ponts en tôle, de même aussi que ces combles légers
abritant nos grandes gares et une foule de constructions métalliques de
différents genres.
Les ponts en tôle sont ou à poutres droites, pleines ou à treillis, ou
en arc de cercle. Les plus remarquables, parmi les premiers, sont: le
grand pont Britannia, sur le détroit de Menai, dont l'ingénieur est
Robert Stephenson (longueur entre culées: 453 mètres en quatre travées;
hauteur de la pile du milieu 67 mètres);
Le viaduc de Crumlin, pour le chemin de fer de Pontypool à Swansea
(longueur: 498 mètres, 10 travées de 45m,75, hauteur du rail, au-dessus
du fond de la vallée: 58m,56);
Le grand pont sur la Vistule, à Dirschau (chemin de fer de l'Est de la
Prusse: six travées de 138m,40 de long chacune; longueur totale, 882
mètres);
Le pont sur le Sitter (163 mètres de long en trois travées, 62 mètres de
hauteur);
Le pont de Marienbourg (en deux travées de 106 mètres chacune).
Le premier pont en tôle construit en France est celui d'Asnières, sur le
chemin de l'Ouest, qui est dû à M. Eug. Flachat; il a remplacé le pont
de bois brûlé en 1848 (sa longueur est de 168 mètres en cinq travées).
D'autres ponts du même genre se sont succédé bientôt en grand nombre.
On remarque surtout le pont de Langon (228 mètres en trois travées) et
celui de Bordeaux (629m,11), sur la Garonne.--Dans ces dernières,
années, on a construit sur le Rhin le fameux pont de Kehl (235 mètres de
longueur), qui réunit le duché de Bade à la France, et que ses
fondations, sur un sol de gravier d'une profondeur indéfinie, rend
particulièrement remarquable. Il a coûté 8 millions.
Nous ne citerons, comme type de légèreté des ponts en arc, que le pont
d'Arcole, construit à Paris, en face de l'Hôtel de ville, pour remplacer
l'ancien pont suspendu, qui donnait seulement passage aux piétons.
Mentionnons aussi le fameux pont de Saltash, sur le bras de mer de
Hamoaze, près de Plymouth, et dont Brunel est l'ingénieur (deux travées
de 138m,68 chacune, laissent aux navires, au moment de la haute mer, un
passage libre de 30m,48 de hauteur).
Mais un des ouvrages construits avec le plus de hardiesse est celui qui
a été lancé par l'ingénieur Roebling au-dessus des chutes du Niagara
(249m,75 de longueur en une seule travée, à 74 mètres au-dessus de la
rivière). Ce pont est à la fois en treillis et suspendu. Quatre câbles
s'appuient sur les piles élevées, placées sur les deux rives; deux
supportent le tablier supérieur sur lequel passe la voie unique de fer,
deux autres supportent le tablier inférieur qui sert au passage des
voitures et des piétons. Mais, comme les grands vents, qui soufflent
dans ces parages, auraient pu soulever le tablier, des haubans, partant
des parois de la roche, viennent s'attacher, en divergeant, à
différents points du tablier et lui donner une rigidité considérable.
Cet ouvrage n'a coûté que deux millions.
Parmi les ponts en fonte, nous ne citerons que le beau pont de Tarascon
(592 mètres de longueur, sept arches de 60 mètres d'ouverture), et le
viaduc de Newcastle (408 mètres de longueur, six travées de 39 mètres).
Tous les ouvrages en fonte, dès qu'ils atteignent une portée de 8 à 10
mètres, sont en arc; les défauts, inhérents à la fabrication de la
fonte, ne permettent pas son emploi en grandes poutres droites.
Tels sont les plus remarquables des grands ouvrages dont les chemins de
fer ont nécessité l'exécution. Ils occupent, dans la construction des
voies ferrées, une place si importante et ils excitent à un si haut
point l'admiration, que nous n'avons pas cru devoir sans en faire
connaître au moins les noms et les dimensions principales.
C.--SUPERSTRUCTURE.--Stations et maisons de garde.--La voie: Les
ornières des mines de Newcastle. Ornières creuses et saillantes.
Roues plates et à rebords.--Rails méplats, à champignon simple, à
double champignon, Vignole, Brunel, Barlow, Hartwich; rails en
acier.--Traverses en bois et métalliques.--Coussinets, coins,
éclisses, boulons, crampons, chevillettes, etc.
La plate-forme du chemin est dressée, l'_infrastructure_ est maintenant
terminée. Les stations et les maisons de garde s'élèvent, depuis
l'humble halte, qui n'a parfois qu'une femme pour tout personnel,
jusqu'à la grande gare avec ses centaines d'agents. Les rails et les
traverses sont en dépôt aux extrémités de la ligne et sur divers points
de son parcours. La pose commence, les wagons, les locomotives la
suivent; le ballast, cette matière perméable et élastique qui doit
former son lit, est apporté, et la commission administrative peut
procéder à la réception du chemin.
Avant de parler des machines et des wagons, du matériel locomoteur, en
un mot, arrêtons-nous au matériel fixe, à _ces humbles barres de fer
couchées sur la poudre des chemins_, comme on les a nommées.
C'est à la fin du dix-huitième siècle que l'on fait remonter l'emploi
des premières _ornières_ saillantes en bois, et c'est dans le voisinage
des mines de Newcastle que ces rails furent employés pour la première
fois. Les wagonnets, ou _chaldrons_, pleins de houille, allaient sur les
voies artificielles de l'orifice du puits aux bords de la Tyne, où ils
déchargeaient leur contenu dans les bateaux. Mais ces bois s'usaient, se
fendillaient et exigeaient un remplacement fréquent et coûteux. L'action
alternative du soleil et de la pluie hâtait leur fin. C'est alors qu'on
eut l'idée de les recouvrir, pour en prolonger la durée, de bandes de
fer dans les parties les plus sujettes aux détériorations. Cette
amélioration partielle de la voie de transport devint bientôt générale:
le bois, enfin, fut écarté comme rail et remplacé par la fonte. Cette
application est due à l'ingénieur William Reynolds et date de cent ans
environ. Elle remonte à l'année 1768, selon les uns, à l'année 1780,
selon les autres. Mais les rails n'avaient pas la forme qu'ils ont
aujourd'hui; ils étaient plats, avec un rebord saillant intérieur, la
roue était semblable à celle des voitures ordinaires. Vers 1789, Jessop
transforma la jante des roues et leur donna le rebord qu'on voit
aujourd'hui aux roues des wagons; les rails se réduisirent alors à de
simples barres de fer fixées sur des traverses en bois.
Pour utiliser toute la résistance du fer, ces barres ou mieux ces lames
de fer étaient placées sur leur tranche ou _de champ_, comme disent les
ouvriers, et maintenues dans cette position par le serrage d'un coin en
bois dans l'entaille d'une traverse. La voie était donc bien simple:
rails, traverses et coins, c'était tout. Les petites voies de
terrassement ne sont pas autres encore aujourd'hui. Les rails en fer
s'obtenaient par le laminage; c'était la méthode appliquée depuis plus
de deux siècles à la fabrication des monnaies, à Paris, et que
l'Angleterre pratiquait depuis l'année 1663.
Les améliorations de la voie actuelle de nos chemins de fer résultent
principalement des perfectionnements qui ont été apportés à la
préparation de ces parties essentielles. On reconnut bientôt que les
rails méplats, sous les fortes charges, creusaient des sillons dans la
jante des roues et les mettaient promptement hors de service, qu'au
passage des courbes et sous l'action de la force centrifuge ils se
déjetaient en dehors de la courbe et faisaient ventre entre leurs
supports. De là, la nécessité d'abandonner la forme méplate, pour donner
aux rails une saillie latérale, capable à la fois d'empêcher ces
déformations et de fournir une surface de roulement bombée et non plus
tranchante. Le _champignon_ du rail était inventé. Le désir d'utiliser
le rail après l'usure de son champignon supérieur, donna l'idée de lui
ajouter un champignon inférieur, symétrique du premier, permettant son
retournement dans ses supports et donnant un nouveau service.
[Illustration: Fig. 26.--Rail à double champignon.]
Notre rail actuel, à double champignon, n'est autre que celui que nous
venons de décrire. C'est le propre des grandes inventions d'atteindre
dès le début le degré de perfectionnement qu'elles ne doivent guère
dépasser. Tantôt l'_âme_ du rail est plus haute et plus étroite, le
champignon plus ou moins bombé, plus ou moins large; mais ces variations
se chiffrent par millimètres ou par fractions de millimètre. La forme et
les dimensions générales varient peu. Il en est de même du _coussinet_
ou _chair_, de cette main de fonte dans laquelle on serre le rail à
l'aide d'un coin en bois, et de ce coin lui-même.
La traverse est une bille de bois, de forme quadrangulaire, triangulaire
ou semi-circulaire dont la nature varie suivant les pays. En France et
en Belgique, en Allemagne, en Angleterre, on emploie le chêne, le hêtre,
le sapin et le pin préparé. En Suisse, on emploie le mélèze; en
Amérique, on a employé le gaïac.
[Illustration: Fig. 27.--Rail Vignoles.]
Les coins sont en chêne et ne présentent rien de particulier.
Une autre espèce de rail est employée en Amérique, en Allemagne, et sur
quelques-unes de nos lignes françaises. C'est le rail _à patin_,
américain, ou Vignoles, du nom de l'ingénieur anglais qui, le premier,
l'a employé en Angleterre. Il ne diffère du rail à double champignon
qu'en ce que le champignon inférieur a été remplacé par un patin qui
lui sert d'appui sur la traverse, à laquelle il est relié par des
crampons en fer. Ce rail ne peut donc pas être retourné comme le
premier, mais l'avantage dont il est privé est diversement apprécié par
les ingénieurs et contesté par certains d'entre eux.
Nous indiquerons encore deux sortes de rails, dont l'usage tend de plus
en plus à disparaître et que les Compagnies utilisent seulement
aujourd'hui pour l'établissement de leurs voies de garage; ce sont: le
rail Brunel (bridge-rail), qui a la forme d'un U renversé, se posant sur
longrines, et le rail Barlow, dont la section est celle d'un V renversé,
s'appuyant directement sur le ballast.
[Illustration: Fig. 28.--Rail Brunel.]
[Illustration: Fig. 29.--Rail Barlow.]
La dernière Exposition universelle a fait connaître une nouvelle espèce
de rails employée en Allemagne, et qui présenterait des avantages
notables sur les précédents, c'est le rail Hartwich, essayé sur les
chemins de fer de Coblentz à Oberlahnstein et de Euskirchen à
Mechernich. Ce rail n'est autre que le rail Vignoles dont l'âme a
augmenté de hauteur, et dont le patin s'est élargi. Il se pose
directement dans le ballast sans aucun intermédiaire. Mais il pèse 60
kilogr. environ le mètre courant: il coûte par conséquent fort cher. Et,
comme le temps seul permet de porter un jugement sur les mérites de ce
rail, on doit, avant d'abandonner les systèmes déjà essayés, attendre,
pour l'adopter, que l'expérience ait fait connaître sa véritable valeur.
Les charges imposées aux véhicules des chemins de fer, wagons et
machines, ont tellement augmenté depuis leur origine, que, pour ne pas
voir les rails s'écraser et se déformer promptement, on a dû en
augmenter la résistance en en forçant les dimensions et par conséquent
le poids. Les premiers rails employés au chemin de Saint-Étienne, à
Lyon, pesaient 13 kilogr. le mètre courant. Bientôt ce poids dut être
porté à 25 kilogr., et aujourd'hui, sur nos grandes lignes, il est de 30
à 37 kilogr. Ce chiffre s'élève même parfois à 40 kilogr. Encore les
rails ne durent-ils guère qu'une quinzaine d'années! On comprend que ce
chiffre varie dans d'assez grandes limites, suivant la qualité des
rails, leur position en plaine, en rampe ou en courbe, et la circulation
qui s'opère à leur surface. Au bout de ce temps, ils ont perdu environ
100 francs par tonne de leur valeur, repassent à la forge, où ils sont
employés à fabriquer des rails neufs, qui rentrent dans les parcs de la
voie.
Malgré l'économie qui résulte de ce réemploi des vieux rails,
l'opération de la réfection des voies ne laisse pas que d'être
très-coûteuse, aussi a-t-on cherché à employer des rails capables de
résister plus longtemps aux causes de destruction rapide auxquelles ils
sont soumis dans certains cas. On a associé le fer à l'acier, celui-ci
occupant la surface des tables de roulement, qui s'altèrent par le
frottement, mais on a été peu satisfait du résultat obtenu, le fer et
l'acier ne se soudant que difficilement. On en est venu à fabriquer des
rails exclusivement en acier fondu Bessemer. Plusieurs Compagnies en ont
fait déjà des commandes importantes pour les parties les plus fatiguées
de leur réseau.
Quant aux traverses, on cherche de plus en plus à substituer la tôle au
bois. La durée et la résistance du fer, qualités si précieuses pour des
travaux dont l'existence doit être indéfinie, justifient ces recherches;
mais des difficultés sérieuses, telles que le mode de fixation du rail
sur la traverse, le bourrage facile de celle-ci, retardent la solution
du problème. On ne peut, d'ailleurs, contrairement à un préjugé assez
répandu, adopter promptement toutes les innovations qui sont proposées
pour l'amélioration des voies. Les Compagnies travaillent sans cesse à
perfectionner ce qui existe; leurs essais sont constants, mais elles
sont trop soucieuses de la sécurité des voyageurs (elles savent ce que
coûtent les bras ou les jambes cassés), elles sont trop soucieuses aussi
des intérêts qui leur sont confiés (l'emploi d'un rail, trop promptement
adopté, a coûté à une Compagnie 14 millions et a entraîné une perte de 8
millions), pour s'engager à la légère dans des innovations d'une valeur
incertaine et que leur application sur une grande échelle peut rendre
des plus compromettantes.
On se fera une idée de l'importance de ces questions quand on saura
qu'au cours de 210 francs la tonne, la valeur des rails du réseau
exploité était représentée, en 1867, par une somme de 386 _millions de
francs_.
Mais revenons aux traverses métalliques. Les essais continuent, les
Compagnies font des commandes, constatent les avantages et les
inconvénients. Elles vont avec la prudence qu'exige le renouvellement,
au fur et à mesure des besoins, de 25 millions de traverses en bois,
qui, au prix variable de 3 à 6 francs, représentent un capital de 113
millions de francs. En comptant les traverses en tôle à 180 francs la
tonne, leur ensemble coûterait 180 millions, soit 67 millions de plus.
Quelle sera la durée? Là est la question. L'avenir répondra.
Nous ne nous arrêterons pas aux pièces accessoires, éclisses, selles,
boulons, chevillettes, crampons, etc., qui servent à réunir deux rails
qui se suivent, à leur fournir un appui sur la traverse ou à les fixer à
celle-ci. Ce sont choses de détail. Nous parlerons maintenant des
véhicules des chemins de fer.
III.--LES WAGONS.
A.--Les wagons en général.--Voitures à 2, 4, 6 et 8
roues.--Construction d'un wagon: châssis, caisse.
La construction de la première voiture de chemins de fer n'a pas été
aussi simple qu'on serait tout d'abord tenté de le croire. Il semble, en
effet, _a priori_, qu'il y a bien moins de difficulté à faire suivre
aux roues munies de rebords, d'un véhicule, deux ornières saillantes ou
deux ornières creuses, qu'à les faire courir sur un chemin semé
d'obstacles. Il n'en est rien.
On a reconnu, dès le début, que l'emploi des voitures à deux roues était
absolument impossible.
On a essayé alors des voitures à quatre roues, en laissant aux essieux
la faculté de se placer dans une direction normale aux courbes
parcourues, et aux roues la mobilité sur ces essieux qu'on regardait
aussi comme indispensable au parcours de chemins de différentes
longueurs sur les deux files de rails. Mais la pratique, ainsi qu'il
arrive parfois, a renversé ces prévisions, et l'on a bientôt reconnu que
le véhicule ne pouvait être maintenu sur le rail qu'à la double
condition d'avoir ses essieux toujours parallèles et solidaires du
châssis du véhicule, et les roues jumelles invariablement fixées sur
l'essieu qui les porte.
On a créé ainsi des résistances accessoires, mais on a assuré le
maintien du véhicule sur la voie.