Il faut dire que le tracé des rues dans les villes, en Amérique, permet

ce large développement des voies ferrées, qui serait à peu près

impossible dans les villes françaises, en dépit des grandes voies

rectilignes ouvertes par nos municipalités modernes. Notre esprit

national, à l'encontre de celui des Américains, se prête peu à

l'introduction des chemins de fer au centre des villes, et ce n'est pas

sans lutter que les Compagnies obtiennent l'établissement de voies

ferrées sur les quais de nos principaux ports et leur exploitation au

moyen de locomotives. Là, encore, le cheval prévaut et le temps seul

pourra dissiper les craintes des populations trop promptes à s'effrayer.

L'homme s'est efforcé de tirer parti de toutes les forces qui s'offrent

naturellement à lui avant d'en chercher de nouvelles. Avant d'imaginer

la locomotive, il avait inventé les plans automoteurs, ces voies

inclinées le long desquelles un train de wagons pleins fait, à l'aide

d'un câble et d'une poulie, et par la seule action de la pesanteur,

remonter un train de wagons vides.

Le système des plans automoteurs est très en usage dans les mines, où il

fournit un moyen économique d'opérer les transports. Dans certains cas,

le poids de l'eau est employé comme moteur. On en remplit, au sommet du

plan incliné, des chariots en tôle dont le poids fait remonter des

wagons chargés de charbon et de minerai.

Robert Stephenson pensait même que ce système pourrait être appliqué au

service des plans automoteurs dans les régions montagneuses de la

Suisse; mais le système funiculaire ne laisse pas que de présenter

toujours de graves inconvénients, et nous ne savons pas qu'il ait été

appliqué dans ces conditions au transport des voyageurs.

Les chevaux, la pesanteur, agissant sur le corps transporté utilement,

ou sur l'eau, tels ont été les seuls moteurs appliqués aux voies ferrées

avant l'invention de la machine à vapeur. On conçoit que les inventeurs

n'aient pas eu recours à l'action du vent, qui est trop irrégulière et

trop variable pour pouvoir être toujours efficace.

C'est après l'application de la machine à vapeur à l'élévation des eaux,

à l'épuisement des mines, et vers l'année 1776, aux différents usages de

l'industrie, que l'on pensa à l'employer au remorquage des wagons. Les

bennes remontaient dans les puits d'extraction: il ne paraissait pas

plus difficile de remonter des wagons sur un plan incliné.

On a fait plusieurs applications remarquables de ce mode de traction:

entre autres, les plans inclinés de Liége, dont les pentes varient de

0m,14 à 0m,30 par mètre (ils ont chacun 1,980 mètres de longueur et

rachètent une même hauteur de 55 mètres), le plan incliné de

Styring-Vendel, le plan incliné de la Croix-Rousse, à Lyon (pente 0,1605

sur 489m,20 de longueur). Dans les exploitations des environs de

Newcastle, de Sunderland, de Manchester, etc., dans les comtés de

Northumberland et de Durham et dans le Lancashire, on trouve de même de

nombreuses applications du système funiculaire.

Une ou plusieurs machines à vapeur mettent en mouvement de grands

tambours, ou cylindres horizontaux, sur lesquels s'enroule un câble en

chanvre, en fer ou en acier, rond ou plat, dont les extrémités sont

réunies ou laissées libres. À ce câble on attache le wagon de tête d'un

train et les autres wagons suivent. Des freins puissants sont appliqués

aux tambours et aux wagons eux-mêmes pour modérer la vitesse qu'ils

tendent à prendre au moment de la descente du train, sous l'action de la

pesanteur. Ces derniers sont, d'ordinaire, construits de telle sorte

qu'ils peuvent agir automatiquement en cas de rupture du câble,

étreindre, comme des mâchoires, les rails de la voie ou transformer

instantanément le wagon en un traîneau en rendant immobiles les roues

qui le portent.

Un autre mode de traction a été encore imaginé, pour le remorquage des

véhicules avant l'invention de la locomotive. C'est le système

atmosphérique. Chacun sait que l'atmosphère exerce sur les objets qui y

sont plongés, une pression dont le baromètre donne la mesure; chacun

sait que si l'on vient à extraire, au moyen d'une pompe, l'air contenu

dans un tuyau en dessous d'un piston mobile, ce piston se déplacera sous

la pression de l'air agissant sur l'autre face et entraînera avec lui

une charge plus ou moins considérable, selon le diamètre plus ou moins

grand du piston et le vide plus ou moins complet qui aura été fait dans

le tuyau. L'existence de l'atmosphère constitue donc une force. Et,

l'aurait-on soupçonné? l'idée d'utiliser cette force revient précisément

à l'homme qui montra le parti qu'on pouvait tirer de la production et de

la condensation de la vapeur d'eau, à Papin. Les savants de la fin du

dix-septième siècle s'étaient vivement préoccupés des moyens d'utiliser

la pression de l'atmosphère, les uns pour en faire un moteur mécanique

d'une application générale à l'industrie; les autres uniquement pour

répondre au désir du grand roi, qui voulait doter ses jardins de

Versailles de nouveaux charmes, en y amenant les eaux de la Seine.

Papin essaya du vide obtenu au moyen de pompes pneumatiques et

expérimenta sa machine, en 1687, devant la Société royale de Londres;

plus tard, il se servit de la poudre à canon dans le même but (mais

cependant après l'abbé d'Hautefeuille); en 1690, enfin, il publia dans

les _Actes de Leipsick_ la description de son cylindre à vapeur, où il

obtenait encore le vide (vide relatif) au moyen de la production et de

la condensation successives de la vapeur, découverte qui à elle seule

immortalisera son nom. Les expériences de Papin sur le vide, produites à

l'aide de pompes aspirantes, ne réussirent qu'imparfaitement, et l'idée

resta dans l'oubli jusqu'en 1810, époque à laquelle parurent les

premières locomotives.

Un ingénieur danois, Medhurst, proposa d'appliquer la pression

atmosphérique au transport des marchandises, des lettres et des journaux

à l'intérieur d'un tube. (Disons, en passant, que c'est au moyen de la

pression de l'air, comprimé dans un tuyau, que s'opère à Londres et à

Paris,--entre certaines stations,--le transport des dépêches.) L'idée de

Medhurst fut reprise, en 1824, par Vallance, qui proposa de substituer

les voyageurs aux marchandises et qui fit l'essai de son système sur la

route de Brighton. Se confier, vivant, à une machine pénétrant dans un

souterrain, où l'air manquait, où la lumière pouvait manquer, n'était

pas du goût du public du temps. La tentative de Vallance demeura sans

succès.

[Illustration: Fig. 34.--Coupe transversale du tube atmosphérique.]

Trois ans après, Medhurst proposa de substituer au grand tube de

Vallance un tube de plus petit diamètre, couché entre les rails; le

tube contenant le piston locomoteur et les rails portant les wagons à

voyageurs. Une fente longitudinale ménagée sur le tube devait servir au

passage d'une tige reliant les wagons au piston. La difficulté était de

trouver une soupape pouvant fermer hermétiquement cette fente et se

soulever aisément au passage du train. Après des essais nombreux et

infructueux, on expérimenta, en 1838, la soupape de MM. Clegg et Samuda,

qui donna de bons résultats. En 1843, on fit une épreuve en grand sur le

chemin de Kingstown à Dalkey, en Irlande. L'expérience réussit, la

France s'en émut et, sur le rapport favorable de M. Mallet, inspecteur

général des ponts et chaussées, il fut décidé que la traction sur le

chemin de Saint-Germain, dans la partie comprise entre Nanterre et

Saint-Germain, s'effectuerait suivant le système de l'ingénieur danois.

On voit encore à Nanterre et à Chatou les bâtiments destinés à recevoir

les pompes qui devaient faire le vide dans le tuyau atmosphérique. Les

pompes magnifiques, les machines à vapeur et la batterie de chaudières

placées en haut de la pente (0m,035 par mètre) qui mène du Pecq à

Saint-Germain, ont disparu et cet énorme attirail, superbe agencement de

forces impuissantes, objet de l'attention et de l'admiration de tant de

visiteurs, n'a plus fourni qu'un amas de pièces inutiles, bonnes à

renvoyer à la fonderie ou à la forge.

[Illustration: Fig. 35.--Coupe longitudinale du tube atmosphérique.]

Le système atmosphérique, après quatorze années d'essai, a été abandonné

entre le Pecq et Saint-Germain. Les locomotives remontent seules tous

les trains, et le prix de la traction par train et par kilomètre est

descendu de 3 fr. 80 ou 4 fr. à 1 fr. 32. C'est dire que le système

atmosphérique est mort, et sans chances de revivre.

B.--INVENTION DE LA LOCOMOTIVE.--Voitures de Cugnot, d'Oliver

Evans.--Locomotive de Trewithick et Vivian, de Blenkinsop, de

Brunton, de Stephenson.--Séguin invente la chaudière tubulaire et

Stephenson le jet de vapeur.

C'est vers l'année 1759, nous apprend le célèbre Watt, que le docteur

Robinson, alors élève à l'Université de Glascow, eut l'idée d'appliquer

la vapeur au mouvement des roues des véhicules. Watt lui-même, en 1784,

a décrit une machine inventée par lui dans le même but; mais les idées

de Robinson, aussi bien que celles de Watt, n'ont reçu aucune

réalisation.

L'honneur d'avoir le premier construit une voiture se mouvant à l'aide

de la vapeur, appartient au Français Cugnot. Les premiers essais de

Cugnot eurent lieu en 1763. À lui revient l'idée,--au maréchal de Saxe,

au général de Gribeauval, au duc de Choiseul, ministre de la guerre de

Louis XV, revient l'honneur d'avoir contribué à sa réalisation.

La voiture de Cugnot était un fardier à trois roues, destiné au

transport des canons. La vapeur produite dans une chaudière placée en

porte-à-faux, agissait dans deux cylindres en bronze dont les pistons,

alternativement soulevés et abaissés, actionnaient un petit arbre à

manivelle relié au moyen d'engrenages à la roue d'avant. Cette roue

était garnie d'un large cercle faisant prise sur le sol au moyen de

fortes saillies et pouvait, à l'aide d'engrenages placés sous la main du

conducteur, se déplacer sur elle-même de manière à faire prendre au

véhicule les directions variées de la route à parcourir.

Mais la voiture de Cugnot ne pouvait faire que quatre kilomètres à

l'heure,--c'est la vitesse d'un cheval au pas;--au bout de peu de temps,

l'eau manquait et elle s'arrêtait. Elle était bien imparfaite, à la

vérité, mais elle laissait deviner l'avenir. Il appartient aux hommes de

génie de lever le voile qui couvre certaines découvertes et de voir dans

un embryon toute une destinée. Napoléon, à son retour d'Italie, apprend

l'existence de la voiture de Cugnot et exprime l'avis qu'on peut _en

tirer un grand parti_! Le génie de la guerre a entrevu l'instrument de

la paix à venir.

[Illustration: Fig. 36.--Voiture de Cugnot.]

Le Conservatoire des Arts-et-Métiers et le Ministère de la guerre se

disputèrent longtemps la machine de Cugnot; le premier finit par

l'obtenir. C'est dans une des salles de ce musée qu'elle est encore,

donnant la mesure des progrès accomplis depuis 70 ans.

Quant à Cugnot, qui avait eu, sur la proposition du général de

Gribeauval, une pension de 600 livres et qui en avait été privé au

moment de la Révolution, il serait mort de misère si une dame charitable

de Bruxelles ne lui était venue en aide. Il avait soixante-quinze ans

quand Bonaparte, premier consul, lui rendit sa pension et en éleva le

chiffre à 1,000 livres. Il vécut encore quatre ans et mourut en 1804,

pauvre, mais heureux comme on doit l'être, après une vie de labeur, en

voyant grandir l'oeuvre dont on a été le premier artisan. À ce moment,

les locomotives commençaient à fonctionner dans les mines de Newcastle.

C'est en Amérique et en Angleterre que se poursuivent dès lors les

essais d'application de la vapeur à la locomotion.

Oliver Evans, en 1800, construit une voiture à vapeur qu'il fait

circuler dans les rues de Philadelphie. Trewithick et Vivian,

mécaniciens de Cornouailles, prennent, en 1802, un brevet pour une

voiture du même genre, et font marcher leur première locomotive, en

1804, sur les rails du chemin de Merthyr-Tydwill, dans le pays de

Galles. Mais il semble que l'adhérence manque: on croit devoir recourir

à l'emploi de stries sur la jante des roues.

En 1811, paraît la locomotive de M. Blenkinsop, directeur des houillères

de Middleton. Cette machine avait quatre roues porteuses et s'avançait

sur les rails à l'aide d'une roue dentée s'engrenant dans une

crémaillère couchée entre les deux rails. Deux cylindres verticaux,

placés au-dessus de la chaudière, transmettaient, au moyen de bielles,

de manivelles et de pignons, le mouvement à cette roue dentée. La

chaudière était un corps cylindrique traversé par un gros tube ayant à

l'une de ses extrémités le foyer et à l'extrémité opposée la cheminée.

En 1813, un ingénieur, du nom de Brunton, remplace la roue dentée et la

crémaillère par des béquilles s'appuyant sur les rails, comme la gaffe

du batelier sur le fond de la rivière à la surface de laquelle chemine

son bateau.

[Illustration: Fig. 37.--Machine de Blenkinsop (1811).]

M. Blackett étudie, dans le courant de cette même année, la question de

l'adhérence, qui, jusque-là, avait paralysé tout progrès. Il reconnaît

que le frottement qui s'exerce entre la roue de fonte de la locomotive

(car, à cette époque, les roues étaient entièrement en fonte) et les

rails, est suffisant pour produire la progression de celle-ci et des

wagons à remorquer.

L'année suivante, George Stephenson utilise toute l'adhérence des roues

de sa machine en réunissant celles-ci par une chaîne sans fin, qui rend

leurs mouvements solidaires. Le mode de suspension de cette machine

mérite de fixer l'attention: la chaudière repose sur les roues par

l'intermédiaire de tiges reliées à des pistons sur lesquels agissent

l'eau et la vapeur contenues dans la chaudière. On rapporte que cette

locomotive a remorqué 30 tonnes à une vitesse de 6,500 mètres à l'heure.

En 1815, G. Stephenson perfectionne sa machine. Les cylindres de

suspension sont remplacés par des ressorts. À la chaîne sans fin, M.

Hackworth substitue, en 1825, une bielle d'accouplement. Ce n'est pas

encore notre locomotive actuelle, mais, telle qu'elle est, la machine de

Stephenson rend déjà des services pour le transport des charbons.

[Illustration: Fig. 38.--Machine de G. Stephenson (1814).]

Jusqu'en 1827, il n'y a pas de progrès nouveau dans la construction des

locomotives. Cependant, le chemin de Saint-Étienne à Lyon s'achève; on

prévoit l'exploitation, et dans ce but on fait venir deux des

locomotives inventées par Stephenson et en usage en Angleterre. Le

directeur du chemin de Saint-Étienne, Marc Séguin, les examine. Il est

tout d'abord frappé de leur faible production de vapeur et, pour y

remédier, il leur applique le perfectionnement qu'il venait d'apporter

aux chaudières servant à la navigation du Rhône: au gros tube faisant

foyer de ces machines, il substitue un grand nombre de petits tubes. La

chaudière tubulaire est inventée; mais cette grande division des

produits de la combustion, ralentit le tirage. Pour obvier à cet

inconvénient capital, Séguin a recours au ventilateur à force

centrifuge; il arrive ainsi à produire jusqu'à 1,200 kilogrammes de

vapeur par heure, avec des chaudières de 3 mètres de longueur et de

0m,80 de diamètre, renfermant 43 tuyaux de 0m,04 de diamètre. Ce moyen

d'opérer artificiellement le tirage du foyer n'a pas toute la simplicité

nécessaire. Stephenson, adoptant la chaudière tubulaire, se trouve en

face du même problème et, pour le résoudre, il imagine de conduire dans

la boîte à fumée la vapeur qui, après son action dans les cylindres, se

perd dans l'air. L'idée n'est pas nouvelle, elle remonte aux temps les

plus reculés, mais l'application est neuve et détrône le ventilateur de

Séguin.

La locomotive est désormais inventée. En octobre 1829, un concours est

organisé sur le chemin de Liverpool à Manchester; le prix est décerné à

_la Fusée_ (the Rocket), sortie des ateliers de Stephenson, qui

remorque, avec une vitesse de six lieues à l'heure, une charge de près

de 13,000 kilogrammes. Sans charge, elle fournit une course de dix

lieues à l'heure.

À partir de cette époque, de nombreux perfectionnements viennent chaque

jour s'ajouter à ceux dont la nouvelle machine a été dotée, mais ces

perfectionnements n'ont plus qu'une importance secondaire vis-à-vis des

inventions dues à Séguin et à Stephenson.

L'usage de la nouvelle machine se répand. Sa vitesse et sa puissance

augmentent, ses dimensions s'accroissent. Les différentes parties du

mécanisme deviennent l'objet d'études spéciales et, en même temps le

travail des ateliers se perfectionne, les expériences se font, la

science s'établit.

C.--LA LOCOMOTIVE.--Différents types.--Machines à voyageurs à

moyenne et à grande vitesse; Crampton.--Machines

mixtes.--Machines à marchandises de moyenne et de grande

puissance: Engerth, Beugnot.--Progrès accomplis dans la

construction des locomotives; leur puissance.

Des types sont créés pour les divers services effectués par ces

nouvelles machines. Les uns servent au transport des voyageurs, les

autres au transport des marchandises, d'autres, enfin, dans les gares ou

sur les lignes de faible longueur.

[Illustration: Fig. 39.--Machine Crampton.]

Il ne faut pas s'attendre à trouver un ou deux types spéciaux pour

chacun des services que nous venons d'indiquer. Il n'en est pas des

choses de la science appliquée comme de celles de la science pure, et

l'on est bien loin de s'entendre sur un fait de mécanique comme on

s'entend sur un théorème de géométrie ou sur une question d'algèbre.

Aussi, suivant les Compagnies, les types varient-ils et, à part certains

caractères généraux, il serait assez difficile d'indiquer les

différences qui existent entre les divers modèles adoptés. Ces

différences sont, d'ailleurs, en partie légitimées par les conditions

variées où se trouve placée l'exploitation de chaque chemin: tracé de la

voie en plan et en profil, nature du combustible, etc., il faut avoir un

moteur dont la construction,--qu'on nous permette la comparaison,--dont

les entrailles, dont les jambes répondent à la nourriture qu'on lui

donne, à la course qu'il doit fournir.

Les machines à voyageurs sont destinées à un service de moyenne vitesse

(trains omnibus) ou à un service de grande vitesse (trains express).

Dans le premier cas, elles sont construites pour marcher à 35 ou 40

kilomètres; dans le second, à 70 kilomètres à l'heure. Ce qui distingue

essentiellement ces deux types, c'est la dimension des roues motrices,

qui ont, dans le second, jusqu'à 2m,60 de diamètre, et leur position en

arrière du foyer, l'essieu passant sous les pieds du mécanicien. On

conçoit que pour un même nombre de coups de piston ou de tours de roue,

elles parcourent, grâce au grand développement de leur circonférence, un

plus grand espace que les premières, dont les roues n'ont jamais un

diamètre supérieur à 1m,80.--On peut dire de ces machines, dont

l'ingénieur Crampton est l'inventeur, qu'elles courent _ventre à terre_.

La marche rapide qu'elles doivent fournir exigeait un puissant organe

respiratoire et digestif, une longue chaudière, par conséquent; elle

demandait encore une grande stabilité; aussi, le centre de gravité

a-t-il été placé le plus bas possible, les différentes parties du

mécanisme étant groupées de chaque côté du corps cylindrique et rendues

ainsi d'une surveillance plus facile.

[Illustration: Fig. 40.--Machine Petiet (Nord).]

Entre les machines à voyageurs et les machines à marchandises se placent

les machines mixtes, destinées à faire un service commun sur les lignes

de peu d'importance et à remorquer des trains composés de wagons à

voyageurs et de wagons à marchandises. Il faut, pour ce service spécial,

des locomotives d'une vitesse supérieure à celle des trains de

marchandises ordinaires, et d'une puissance plus considérable que celle

des locomotives destinées spécialement aux trains de voyageurs.

L'indépendance des roues, qui était le caractère propre des machines

précédentes, n'est plus possible. Il faut, comme on dit, faire _feu des

quatre pieds_ et obtenir une adhérence plus grande. On arrive à ce

résultat en rendant le mouvement d'une des deux paires de roues,

précédemment laissées libres, solidaire de celui des roues motrices. On

_conjugue_ les essieux, c'est-à-dire qu'on les réunit au moyen de tiges

ou de bielles d'_accouplement_, ce qui nécessite, comme point de départ,

qu'elles aient le même diamètre. Ainsi donc: deux paires de roues d'égal

diamètre, reliées entre elles, tel est le caractère essentiel de la

machine mixte. Une troisième paire de roues, d'un diamètre plus petit

(1m,00, tandis que les grandes ont jusqu'à 1m,74 de diamètre),

accompagne celles-ci et contribue avec elles à porter le lourd véhicule.

La vitesse des trains mixtes résulte du diamètre des roues motrices de

la locomotive qui les remorque; leur résistance au mouvement est

surmontée, grâce à l'accouplement de ces mêmes roues.

On pressent déjà les dispositions que doivent présenter les machines à

marchandises. Qui ne connaît le _scolopendre_, ce myriapode,

vulgairement appelé mille-pieds, au corps allongé, divisé en nombreux

segments, aux pieds terminés par un crochet, qui, dans nos climats, n'a

pas plus de 5 à 8 centimètres et qui, dans l'Inde, a jusqu'à 30

centimètres de longueur? Cet animal repoussant est cependant remarquable

par la puissance de son appareil locomoteur: 74 paires de pattes! La

machine Beugnot, l'un des types les plus puissants, l'une de celles qui

en a le plus, en a dix fois moins: 7 paires de roues seulement.

Les machines à petite vitesse sont de deux espèces, celles de moyenne

puissance, qui font le remorquage des trains ordinaires de marchandises

sur les lignes peu accidentées et peu contournées, et celles de

très-grande puissance, qui doivent circuler sur des lignes d'un tracé

difficile, en traînant après elles des convois lourdement chargés.

Les machines de moyenne puissance ont d'ordinaire trois paires de roues

de même diamètre accouplées. Le diamètre de ces roues est toujours

faible et ne dépasse guère 1m,50. Elles sont généralement ramassées, de

forme trapue, comme ces hommes qui sont capables de fournir de leurs

reins et de leurs jambes de grands efforts.

Dans les machines de grande puissance, spécialement destinées à

remorquer de lourdes charges sur des chemins rapides et à courbes de

petit rayon, le corps cylindrique s'allonge, car il faut une grande

production de vapeur; le nombre des roues augmente, car il faut user de

toute l'adhérence; le mécanisme enfin se complique, car il faut donner à

ce grand corps de métal la souplesse nécessaire à une marche sinueuse.

[Illustration: Fig. 41.--Une station, en Amérique.]

C'est pour franchir la montagne du Sommering, avec des pentes de 25

millimètres, que l'ingénieur autrichien Engerth a construit la puissante

locomotive qui porte son nom et dans laquelle il a réuni sur dix roues

le tender et la machine, de manière à profiter de toute l'adhérence

possible, en laissant aux deux parties du système la possibilité de se

mouvoir et de s'inscrire dans des courbes de 190 mètres de rayon.

[Illustration: Fig. 42.--Machine Jefferson.]

Le problème de la locomotion, dès qu'il s'agit de fortes pentes, en

courbes de faible rayon, présente les plus grandes difficultés. Chaque

jour les ingénieurs font un nouveau pas vers la solution, mais celle-ci

n'est point encore atteinte et on ne peut prévoir l'époque où la machine

de montagne, celle qui se rapprochera le plus de notre scolopendre, par

sa force et sa souplesse, sera trouvée.

À côté de ces lourdes machines, aux formes massives et athlétiques,

auxquelles incombent les transports les plus importants, se trouvent des

machines plus légères, plus rapides à la course: les _machines-tenders_,

qui portent avec elles leur provision d'eau et de combustible pour les

courts trajets qu'elles doivent accomplir. Les machines-tenders servent

à la traction sur les lignes de banlieue, et sont utilisées dans les

gares pour les manoeuvres de composition et de décomposition des trains,

trop lentes avec des chevaux ou à bras d'hommes.

Tels sont, très en résumé, les divers types de machines nécessaires à

l'exploitation des voies ferrées, et que l'on trouve dans le matériel de

toutes les Compagnies de France ou de l'étranger, avec les différences

naturelles que les conditions locales leur imposent.

Les Merveilles de la Locomotion · 第 9 / 15 段