E L E C T R I C I T E
L'électrification des chemins de fer en Suisse
par G . KOLOVITCH, Ingénieur I. E. G.
Considérations générales
Parmi les pionniers de l'électrification des m o y e n s de t r a n s port, les Suisses o n t eu s u r t o u t le m é r i t e d ' a v o i r développé un effort considérable e t o n t eu, c o m m e il é t a i t j u s t e , la satisfaction d'avoir o b t e n u des r é s u l t a t s qui leur font h o n n e u r .
En matière de réalisation des projets d'électrification des chemins de fer, plusieurs t e n t a t i v e s ont été faites. Le problème est complexe e t plusieurs solutions p e u v e n t sembler la « meil
leure ». Toutes o n t leur raison d ' ê t r e , m a i s elles s o n t aussi indis
tinctement passibles de critiques. L e meilleure r é s u l t a t s'obtien
dra avec le s y s t è m e d o n t on approfondira le m i e u x les caracté
ristiques et qui d e v i e n d r a p a r la suite, grâce a u x enseignements de l'exploitation, le plus perfectionné. L a solution heureuse ne devra pas être pressentie ni devinée, mais créée p a r des efforts techniques efficaces. L e s techniciens Suisses o n t choisi une méthode, ils o n t créé leur Ecole. Ils o n t r e n d u p r e s q u e parfaite, l'exploitation en t r a c t i o n électrique p a r le m o n o p h a s é .
Le problème de la t r a c t i o n électrique est, p a r excellence, un de ceux, à la fois t r è s complexes e t v i t a u x p o u r u n e région, le plus souvent, et quelquefois m ê m e , p o u r une n a t i o n entière.
C'est le cas t y p i q u e p o u r la Suisse, ainsi q u e p o u r V Italie.
Ici le problème a é t é aussi bien d ' o r d r e social q u e d'ordre national.
Développer l ' i n d u s t r i e des c h u t e s d'eau r e v e n a i t à donner un essor pui ssan t à u n e i n d u s t r i e nationale, a v e c t o u t e s les conséquences de b i e n - ê t r e q u i en découlent. E m a n c i p a t i o n du Pays de l'étranger, a r r ê t d ' u n e fuite i m p o r t a n t e des c a p i t a u x par la diminution du chiffre « i m p o r t a t i o n s » a ve c u n e augmen
tation subséquente d u chiffre « e x p o r t a t i o n s », p u i s q u e la Suisse vend à des p a y s voisins u n e c e r t a i n e q u a n t i t é , en fait assez élevée, d'énergie électrique.
La diminution i m p o r t a n t e de la c o n s o m m a t i o n de la houille noire a permis, a v e c les c a p i t a u x q u i é t a i e n t affectés à son acqui
sition, de développer l ' i n d u s t r i e n a t i o n a l e hydro-électrique et, avec elle, celle des c o n s t r u c t i o n s électriques, q u i n o t a m m e n t , dans le domaine du matériel d e t r a c t i o n a a t t e i n t u n degré de perfectionnement tel q u e l ' e x p l o i t a t i o n corrélative s'exécute dans le monde entier, le m a t é r i e l suisse é t a n t agréé p a r de nom
breux pays où l ' i n d u s t r i e électromécanique est t r è s développée.
Ainsi, ressort t r è s clairement t o u t l ' i n t é r ê t de l'électrification des chemins de fer Suisses, l o r s q u ' o n envisage ce problème sous l'angle de l'économie n a t i o n a l e .
Les conséquences de l'électrification d ' u n e région o n t une Portée le plus s o u v e n t r e m a r q u a b l e . Il en résulte une amélio
ration économique considérable. U n e infinité de facteurs inter
viennent en sa faveur. Ils s o n t s o u v e n t imperceptibles, a v a n t te mise en œ u v r e d ' u n e telle e x p l o i t a t i o n ; ce n ' e s t q u e plus tard, qu'une série croissante d'agréables c o n s t a t a t i o n s met en wmière les a v a n t a g e s de l ' e x p l o i t a t i o n d ' u n réseau électrifié.
1 1 serait long et m ê m e impossible, de vouloir t e n t e r d'énumérer
ces a v a n t a g e s . Aussi, nous bornerons-nous à ne signaler q u e les plus saillants.
L ' e n t r e t i e n d u matériel r o u l a n t est é n o r m é m e n t facilité. On n ' a p a s eu de peine à c o n s t a t e r q u e sa durée de service, q u i en résulte, est assez sensiblement a u g m e n t é e .
Que dire des conséquences sociales ? Elles sont t o u t simple
m e n t r e m a r q u a b l e s ! L a vie de t o u t le personnel a t o t a l e m e n t changé,. On a tellement été h a b i t u é à la figure symbolique du cheminot, p o u r qui, p a r la force des choses, la p r o p r e t é extérieure s e m b l a i t quelque peu i n c o m p a t i b l e , que l'on se refuse à le recon
n a î t r e lorsqu il fait p a r t i e du personnel d'un réseau électrifié.
E t p o u r t a n t , là encore, le r é s u l t a t n'est p a s aussi f r a p p a n t que lorsque l'on envisage le c h a n g e m e n t de vie des mécaniciens et des chauffeurs. Ils ont v u leur d u r métier c o m p l è t e m e n t t r a n s f o r m é . A la vie é p u i s a n t e des quelques heures de service qu'ils a v a i e n t autrefois à effectuer, s'est s u b s t i t u é e u n e a u t r e v i e q u i n ' e s t guère plus pénible que celle d'un employé de b u r e a u . L'effort considérable, la résistance p h y s i q u e , les dangers q u i c o n s t i t u a i e n t le lot de cette classe de travailleurs o n t t o t a l e m e n t disparu, e t c'est là un g r a n d bien. Nous a v o n s pu constater, malgré cela, que n o m b r e d ' e n t r e eux, t o u t en r e c o n n a i s s a n t les bienfaits de la t r a n s f o r m a t i o n , r e g r e t t e n t u n peu le t r a v a i l a u q u e l ils s'étaient endurcis et qui les surclassait intellec
t u e l l e m e n t . L e u r t â c h e é t a n t actuellement si simplifiée, ils s e n t e n t leur valeur sociale diminuer.
D e ce fait, une c r a i n t e les saisit de se sentir devenir moins indispensables. L o r s q u e p o u r a r r i v e r à m a n i e r u n e motrice à v a p e u r , il fallait plusieurs années d'initiation, a v a n t de p o u v o i r se glorifier du t i t r e envié de mécanicien, a u j o u r d ' h u i on p e u t former u n bon électromachiniste en un t e m p s très court. 11 ne f a u t p a s mésestimer ces regrets t r è s h u m a i n s .
D a n s une motrice à vapeur, le mécanicien est l'âme agissante.
De lui, de sa valeur, t o u t dépend. Certes, c'est là un point q u i n ' e s t p a s à négliger et qui explique, l ' a t t a c h e m e n t que ces déra
ciné p o r t e n t encore, malgré t o u t , à leurs « fumeuses ».
Il y a aussi la crainte du nivellement p a r en bas, de la b a n a lisation des valeurs, génératrice de chômage.
Considérations d'ordre technique
L e choix de la forme de c o u r a n t à employer p o u r les réseaux à électrifier s'est p o r t é sur le m o n o p h a s é . Les techniciens suisses ont-ils, dès l'abord, e n t r e v u les difficultés i n n o m b r a b l e s q u i a p p a r a i s s e n t , en choisissant le m o n o p h a s é , et en s'y l i m i t a n t s t r i c t e m e n t ? Il nous est difficile de d o n n e r une réponse bien n e t t e . N o u s p o u v o n s , toutefois, affirmer que les r é s u l t a t s o b t e n u s a u j o u r d ' h u i , avec le s y s t è m e choisi, s o n t des plus s a t i s faisants. Quel a u r a i t é t é a c t u e l l e m e n t le r é s u l t a t s'ils a v a i e n t o p t é p o u r u n a u t r e système ? C'est ce q u i serait t r è s i n t é r e s s a n t , m a i s qu il est impossible de d é t e r m i n e r .
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1933028
174 LA HÛUtLLE'fiLANCHE Nous exposerons m a i n t e n a n t , très b r i è v e m e n t , quelques con
sidérations d'ordre général t o u c h a n t le choix du type de c o u r a n t à emplover, p o u r l'éleclrifiealion d'un réseau de chemins de fer.
Caractéristiques des moteurs
Les m o t e u r s à courant continu s e m b l e n t ê t r e les plus a p t e s à assurer un service de t r a c t i o n . L a souplesse de ces m o t e u r s est sans a u c u n d o u t e la meilleure : p o u r un réseau accidenté, le m o t e u r sera appelé à fonctionner f r é q u e m m e n t à des régimes de vitesses e t de charges très différentes, t a n t à cause d u profil de la ligne, q u e du fait de la v a r i a t i o n du trafic, le m o t e u r à c o u r a n t continu se p r ê t e r a mieux à ces exigences, très variables en m a i n t e n a n t son r e n d e m e n t dans les meilleures conditions possibles. 11 reste donc a c t u e l l e m e n t le préféré p o u r les exploi
tations à régimes journaliers variables, (réseaux de. t r a m w a y s métropolitains et n o m b r e dè lignes i n t e r u r b a i n e s ) , e t chaque fois que d ' a u t r e s considérations i n t e r v i e n n e n t , savoir : t r a n s port d'énergie, ligne de prise de c o u r a n t , sous-station d'alimen
tation, solution t h e r m o é l e c t r i q u e . C'est ainsi que p o u r les a u t o motrices Diesel-électriques, le c o u r a n t c o n t i n u est seul employé.
Si le collecteur donne à ce m o t e u r des propriétés aussi remar
quables, il n'est pas non plus e x e m p t de. critiques.
La c o m m u t a t i o n constitue un problème très délicat. Des diffi
cultés a p p a r a i s s e n t , avec le m o t e u r à c o u r a n t continu, qui sur
t o u t l i m i t e n t la tension d ' e x p l o i t a t i o n , ce qui n ' e s t pas sans i m p o r t a n c e , c o m m e nous le verrons p a r la s u i t e .
E n t r e les divers m o t e u r s à c o u r a n t alternatif, on conçoit facilement que le choix doive se p o r t e r sur les m o t e u r s poly
phasés. Leur fonctionnement est le plus convenable e t s u r t o u t leur couple plus régulier et plus continu. N'envisageons que le b a n a l m o t e u r a s y n c h r o n e triphasé. Il a déjà, à son actif, un certain n o m b r e d ' a v a n t a g e s , q u i ne sont p a s à négliger. Sim
plicité de construction, puissance massique très élevée1, possi
bilité d ' a l i m e n t a t i o n à h a u t e tension j u s q u ' à 20 ou 25 k v . Mais combien il esl moins souple que son frère à c o u r a n t continu, quelle difficulté pour obtenir avec lui u n peu de sou
plesse de réglage et, lorsqu'on y parvient, à quels frais ! D ' a u t r e p a r t , p o u r lui assurer u n f o n c t i o n n e m e n t normal et lui éviter un ejehauifemp.nl exagéré, il p a r a î t plus p r u d e n l de l'alimenter p a r une source à fréquence peu élevée.
Le m o t e u r monophasé reste le plus d é s a v a n t a g é , car il porte avec lui la t a r e des a u t r e s , g é n é r a l e m e n t b e a u c o u p plus accen
tuée. Son circuit m a g n é t i q u e est mal utilisé ; il en résulte une puissance massique assez r é d u i t e . Sa souplesse est inférieure à celle des d e u x a u t r e s . Mais, c o m m e nous le sous-entendous, il s'agit là du m o t e u r a s y n c h r o n e m o n o p h a s é ordinaire. Or, avec, les perfectionnements a p p o r t é s a u x m o t e u r s électriques à collec
teur, alimentés p a r du c o u r a n t alternatif, leur exploitation est d e v e n u e réellement satisfaisante. Le collecteur leur confère en p a r t i e c e t t e propriété si précieuse des m o t e u r s à c o u r a n t continu:
la souplesse de réglage a u x diverses charges. Dès lors, la valeur des m o t e u r s à c o u r a n t alternatif est plus m a r q u é e e t plus active la concurrence qu'ils opposent a u x m o t e u r s à courants continus.
La discussion du choix de la n a t u r e du c o u r a n t à employer pour l'éleclrifiealion d ' u n réseau de traction doit désormais' se p o r t e r sur un terrain tout a u t r e , savoir : facilité de réalisation e t d ' e x p l o i t a t i o n , ainsi que sur le p r i x d'établissement et sur le r e n d e m e n t en exploitation du d i t réseau.
Distribution de l'énergie et alimentation des locomoteurs
Sous ce t i t r e , nous nous proposons de d o n n e r quelques indi
cations d ordre très général, plus désireux de poser les problèmes q u e de. les résoudre.
Lignes de prise de couranl. -~- L ' é t a b l i s s e m e n t des lignes d ' a m e n é e du c o u r a n t offre une infinité de difficultés d'ordre technique, d ' u n e g r a v i t é b e a u c o u p plus g r a n d e q u e celle pou
v a n t a p p a r a î t r e à première v u e . On p e u t , en effet, affirmer a c t u e l l e m e n t que le système de traction p a r c o u r a n l triphasé, doit la p l u p a r t du temps son infériorité, p a r r a p p o r t a u x autres s y s t è m e s , u n i q u e m e n t a u x complications qui r é s u l t e n t de ses lignes de c o n t a c t . Son exécution est des plus délieales, en par
ticulier a u x croisements, bifurcations e t s u r t o u t à l'entrée des gares, el devient presque impossible lorsque l ' i m p o r t a n c e et le n o m b r e de ces dernières d é p a s s e n t une certaine l i m i t e .
C'est en Italie, presque e x c l u s i v e m e n t , que les tentatives européennes de t r a c t i o n a v e c le c o u r a n t triphasé o n t été pra
tiquées et non sans de louables r é s u l t a t s . Des lignes de traction n o m b r e u s e s p o u r c o u r a n t triphasé fonctionnent, et l'une tout d e r n i è r e m e n t équipée à la fréquence n o r m a l e de 50 périodes, Ce choix d e v r a i t constituer u n . f a c t e u r essentiellement favo
r a b l e p o u r le d é v e l o p p e m e n t de ce genre, de t r a c t i o n , car il offre un a v a n t a g e devs plus i m p o r t a n t s , celui de p e r m e t t r e d'inlu- c o n n e c t e r les réseaux d'énergie électrique ferroviaires à ceux des lignes de t r a n s p o r t destinées a u x diverses industries de la région.
Toutefois, on p e u t affirmer q u e , p o u r l ' i n s t a n t , t o u t au moins, le s y s t è m e de Iraction p a r c o u r a n t triphasé est en veilleuse, e t la meilleure p r e u v e nous en est donnée p a r le fait q u e ces pro
m o t e u r s italiens ne l'envisagent plus p o u r les nouvelles lignes, qu'ils o n t à éleclrifier.
Les difficultés qui s u b s i s t e n t p o u r l ' a l i m e n t a t i o n des loco
m o t e u r s , fonctionnant au moyen du c o u r a n t c o n t i n u , sont loi»
d ' ê t r e sans i m p o r t a n c e . Avec ce s y s t è m e , qui p o u r t a n t est le plus a p t e au service de t r a c t i o n , le p r o b l è m e de la captatioa d u c o u r a n t représente encore un p o i n t tellement faible, qu'il p e r m e t au s y s t è m e c o n c u r r e n t , le m o n o p h a s é , de se situer, e»
définitive, d ' u n e façon presque aussi a v a n t a g e u s e . L e fait q№
la tension d ' e x p l o i t a t i o n est a c t u e l l e m e n t limitée en praliqi»
à 3.000 V., et q u e , même celle d ' a v e n i r envisagée ne dépasser*
p a s , a u g r a n d m a x i m u m , (i.000 V., impose de t r a n s p o r t e r l'éner
gie sous une i n t e n s i t é très élevée, et d'en s u p p o r t e r tous is i n c o n v é n i e n t s qui en découlent. Voir : p e r l e s en lignes tris i m p o r t a n t e s ainsi q u e nécessité d ' u n n o m b r e de sous-statiofi d ' a l i m e n t a t i o n très g r a n d .
Ce qui .précède suffit à m o n t r e r t o u t e l ' i m p o r t a n c e du pro
blème, car avec les sous-stations ainsi multipliées, les frais d'éis- blissement s'accroissent e t le r e n d e m e n t global diminue.
Tel est p o u r le s y s t è m e de fraction à c o u r a n t continu le grief, le plus i m p o r t a n t . L ' i m p o r t a n c e n'en est pas négligeable. Malgn cela, et du fait des qualités techniques des m o t e u r s à-coura»'- c o n t i n u p a r t i c u l i è r e m e n t favorables p o u r le service de traction- ce s y s t è m e est encore très employé- C'est s u r t o u t en Fran*
où il est presque exclusivement a d o p t é , q u ' i l est le plus en favei*
On le m a i n t i e n t e t on le préconise p o u r foute électiifica''*
actuelle en projet. E n Italie, où s ' é t a i t créé un vaste labora
toire e x p é r i m e n t a l des divers systèmes de t r a c t i o n , la lendaa»
définitive semble se p o r t e r p r e s q u e e x c l u s i v e m e n t du côté * c o u r a n t c o n t i n u . L'électrificalion de la presque totalité des m*
velles lignes s'effectuera, en effet, avec d u c o u r a n t continu. b*
p e r f e c t i o n n e m e n t s , t o u t d e r n i è r e m e n t a p p o r t é s a u x redressé"*
ù vapeur, de mercure, les q u a l i t é s q u i les r e n d e n t a p t e s aujour- d'hui à assurer des services d u r s cl c o n t i n u s , sous des charges 1res éievées, coiisliluent un a r g u m e n t d ' i m p o r t a n c e très a p p r é - ciable en l a v e u r du c o u r a n t c o n t i n u , le, r e n d e m e n t de ces a p p a - reils s t a t i q u e s est m a n i f e s t e m e n t supérieur à celui des groupes ciiiiei-rlisseurs qui l e s ont précédés. L ' a u t o m a t i s m e des sous- slalions d' a l i iienlnlion en est facilité. En définitive, une éco- nome dos frais d' é t a b l i s s e m e n t est probable, et p o u r feux d' e x - jiioilalion, la réduction qu'il est possible d' o b t e n i r est très remarquable.
Dans le cas d u - c o u r a n t continu et d e v a n t l'obligation d'avoir à transporter une inlensilé très forte, on a essayé de c a p l e r le omiiai.it. par troisième rail et s a b o l s frotleurs. Le problème (l'ainientalion du t r a c t e u r reste, toujours assez délicat car, à différentes époques, et s u r diverses lignes, on a, d e v a n t choisir (litre ia ligne de c o n t a c t aérienne ou le troisième rail, tenté i'expéri Mice si m i l t a n é e de ces deux modes de prise de courant, (aie m sur d e s iign.es très r é c e m m e n t éleclrifiées). Il nous semble
P' i M i i s d'affirmer l'infériorité relative du troisième rail et cela peut trouver une confirmation d a n s le fait que. la p l u p a r t des réseaux réc-mment, éieclrifiés se son! a r r ê t é s à une ligne de contact aérienne.
].'.. troisième rail présente des inconvénients plus n o m b r e u x : difficulté d'isolc-menl, d a n g e r c o n t i n u le long de la voie, fuites par courants v a g a b o n d s facilitées p a r le m a u v a i s t e m p s : pluie ci neige, inconvénients de. la c o u p u r e a u x passages à niveau el surtout dans iés gares p o u r les aiguillages. J \ n d a n l les époques cl1 froids rigoureux très s o u v e n t , c o n t a c t s défectueux provoqués par le g e l .
La traction par courant monophasé est, p a r principe, au point de vue général, assez d é s a v a n t a g é e . Puissance, massique des moteurs encore un peu plus faible que pour les a u t r e s solutions.
(iaruclérisliqiHS du couple, m o t e u r aussi moins favorables. On peut, presque s y s t é m a t i q u e m e n t , affirmer que le r e n d e m e n t du moteur de t r a c t i o n m o n o p h a s é p o u r des conditions identiques de marche, est le plus faible. Le genre de c o u r a n t n ' é t a n t plus uliiisé c o u r a m m e n t pour d' a u t r e s industries, il en résulte que l'cchange de l'énergie avec les a u t r e s réseaux p a r l'interconnexion est impossible.
Mais à côté de ces infériorités relatives a u x a u t r e s moteurs»
'•' nionoleur m o n o p h a s é a p o u r lui des qualités fort appréciables- dent les (Lux principales : possibilité d ' a l i m e n t a t i o n à haute tension 1 .").<)()() y cl plus, au moyeu d ' u n seul c o n d u c t e u r isolé, suffirait à e n affirmer la valeur.
I-e l'ail d' a l i . n e n t e r le m o t e u r de traction sous une tension aussi élevée p i r m e t d'espacer les sous-siations de transfor- nnlion (l d' e n réduire le n o m b r e ( p a r r a p p o r t à Ci lui néces- saire avec le courant continu d a n s des conditions identiques),
c' aulomatiqueiiH-nt, a u g m e n t e , le îvndemenl général (phis précisément le r e n d e m e n t considéré entre, le eenlre, producteur de l'énergie el lu prise de courant des motrices). Cette amélio- ration est 1res a p p r é c i a b l e .
N'aiilre part, 11 circulation du c o u r a n t , entre les sous-stalions d'alimentation s'effectue sous i n l e n s i l é b e a u c o u p plus faible,
l'l d'aulanl plus, que. la tension d e service est plus élevée, ce
<l"i entraîne une économie s u b s t a n t i e l l e des frais d'installation.
Lorsqu'une région assez i m p o r t a n t e par le nombre, de voies /errées ou par leur trafic doit être, entièrement éleclrifiée, elle fourra rationnellement exiger la mise s u r pied de. centres pro- ducteurs d'énergie électrique, u n i q u e m e n t destinés à l'usage des services <L Iracjion, vu l ' i m p o r t a n c e de la puissance moyenne
de ces services.
D a n s ce cas particulier, ces centrales électriques p e u v e n t ê t r e c o n s t r u i t e s suivant les données que le service de traction impose, du m o m e n t que l'on est s û r q u e t o u t e l'énergie p r o d u i t e sera consommée d a n s les conditions voulues. La possibilité d'échange de l'énergie avec d ' a u t r e s réseaux perd un peu de son i n t é r ê t . Ce cas est t y p i q u e en Suisse. Les C. F . F . , a y a n t électrifié la presque, totalité des réseaux, réclamaient une q u a n t i t é d'énergie élecLrique très élevée. Ils ont donc préféré, et c'était logique, produire eux-mêmes l'énergie qui leur est nécessaire, donc, d a n s les conditions voulues ( n a t u r e du courant et fréquence).
C'est ainsi que les diverses usines hydro-électriques des C . F . F . s o n t interconnectées par -un réseau de t r a n s p o r t d'énergie à 65.000 V., f o r m a n t une boucle centrale de laquelle l'énergie électrique r a y o n n e au moyen de lignes à 15.000 V. et alimente la voie ferréj. L'énergie de ces centrales, exclusivement des- tinée à l a traction, est d i r e c t e m e n t p r o d u i t e à 10, 2/3 périodes.
Une g r a n d e q u a n t i t é de cette énergie provient des usines de la vallée du R h ô n e , utilisant a u moyen d e t r a v a u x de génie civil d ' u n intérêt technique de premier ordre, l'énergie h y d r a u - lique de la chaîne des Alpes Valaisahes e t Bernoises. Une des plus belles unités est a c t u e l l e m e n t l'usine de Vernavaz. De Vevey, cette boucle principale traverse le plateau Central e t r é u n i t entre elles les usines situées au pied du J u r a , se refer- m a n t p a r les Préalpes, en s u i v a n t les vallées d i s affluents du lac des Q u a t r e Cantons.
L e choix du c o u r a n t m o n o p h a s é n'est donc pas aussi désa- v a n t a g e u x lorsque l ' e x p l o i t a n t des voies ferrées éleclrifiées p r o d u i t lui-même l'énergie nécessaire. Car, ce ne serait un incon- v é n i e n t q u ' a u cas où cette énergie d e v r a i t être livrée sous forme m a s s i v e p a r des p r o d u c t e u r s d'énergie destinée à d ' a u t r e s i n d u s - tries e t q u i est a u j o u r d ' h u i u n i f o r m é m e n t transmise sous forme d e c o u r a n t triphasé. D a n s ces conditions, l ' a v a n t a g e q u e l'on t i r e , t a n t au p o i n t de vue. c o û t d'installation, que frais d'exploi- t a t i o n d u monophasé, p a r la r é d u c t i o n d a n s une p r o p o r t i o n très i m p o r t a n t e , du n o m b r e des sous-stations d ' a l i m e n t a t i o n ( p a r comparaison avec le. c o u r a n t c o n t i n u ) serait déjà l a r g e m e n t annihilé par l ' a u g m e n t a t i o n d u n o m b r e des s t a t i o n s de t r a n s - formation de c o u r a n t t r i p h a s é en m o n o p h a s é .
La puissance massique plus faible, des m o t e u r s monophasés n ' e s t pas toujours u n inconvénient s u r t o u t p o u r des lignes élec- lrifiées avec profils très accidentés. D a n s des lignes de mon- t a g n e s un poids a d h é r e n t très élevé est nécessaire si l'on v e u t lirer t o u t le bénéfice possible de l'électrification q u i est en mesure de m e t t r e à la disposition des locomoteurs t o u t e la puis- sance qu'ils exigent.
D'autre, p a r t , le m o t e u r monophasé est réversible, le freinage électrique ainsi que la récupéra lion sont a c t u e l l e m e n t très aisés.
De foui cela, on p e u t donc conclure, q u e le c o u r a n t m o n o - p h a s é présente aussi de sérieux a v a n t a g e s en t r a c t i o n d'où la justification de son large emploi dans différentes régions, n o t a m - m e n t en Suisse, en Autriche, en Allemagne, d a n s les régions Nordiques, enfin en Hongrie. D a n s ce dernier p a y s , on procède actuellement a c t i v e m e n t à rélectrification de l'artère princi- pale du réseau des chemins de fer. On y emploie l'énergie élec- t r i q u e sous forme de courant m o n o p h a s é pour le t r a n s p o r t et l ' a l i m e n t a t i o n du locomoteur. Mais à la suite des magnifiques t r a v a u x de l'ingénieur rm KANDO, on essaye d'utiliser s u r les locomotives son si ingénieux convertisseur de phases qui, avec un r e n d e m e n t excellent, p e r m e t , p a r transforma lion pol y m or- p h i q u e sur le locomoteur même, d ' a l i m e n t e r les m o t e u r s de t r a c t i o n avec du c o u r a n t p o l y p h a s é en leur a s s u r a n t , de ce fait, t o u t e la souplesse voulue, ainsi q u ' u n couple régulier e t continu : P r o p r i é t é s si estimées p o u r le m o t e u r à c o u r a n t c o n t i n u . La
176 LA HOUILLE BLANCHE mise a u point de ce n o u v e a u s y s t è m e de D E K A N D O, p o u r r a i t
bien, si elle satisfait les espoirs des techniciens, c o n s t i t u e r un terrible c o n c u r r e n t pour le c o u r a n t c o n t i n u .
La situation géographique de la Suisse et son relief très acci
d e n t é imposent a u x réseaux des G. F . F\ un p a r c très varié. P a y s interposé e n t r e les n a t i o n s les plus industrielles de l'Europe, 11 est t r a n s i t é p a r t o u t le trafic des échanges c o m m e r c i a u x qui s'effectuent e n t r e ces différentes régions.
Les lignes de chemins de fer qui t r a v e r s e n t la Suisse de l ' E s t à l'Ouest p e u v e n t être presque toutes considérées comme des lignes de plaine où les déclivités ne dépassent guère de 10 à
12 %o- P a r contre, les lignes orientées s u i v a n t la direction Nord- Sud franchissent t o u t e s des régions excessivement accidentées.
q u i s'y r e n c o n t r e n t et q u i t e n d e n t à se réduire a u x quelques types r é p o n d a n t le mieux a u x exigences du trafic.
L'expérience acquise d a n s la construction et d a n s l'exploi
tation des locomotives fixe a c t u e l l e m e n t une donnée caracté
ristique générale du plus h a u t i n t é r ê t qui p e u t guider dans le choix des t y p e s de locomotives à a d o p t e r , nous voulons parler du poids a d h é r e n t p a r essieu m o t e u r q u i est évalué à 20 tonnes.
D ' a u t r e part, au poids a d h é r e n t correspond p o u r chaque profil de la voie, un poids r e m a r q u a b l e bien d é t e r m i n é .
11 faut ainsi un poids a d h é r a n t de 22 à 27 t o n n e s p o u r remar
q u e r 100 t o n n e s sur u n e r a m p e de 26 %o-
N o u s nous occuperons d a n s ce q u i suit, de quelques types d ' u n i t é s motrices qui se r e n c o n t r e n t le plus f r é q u e m m e n t , avant d'exposer d'une façon un peu plus générale, les caractéris
tiques des deux t y p e s de locomotives, a c t u e l l e m e n t en service
F i g . I - Ligne du Saint-Gothard (Phologi aplir'e Oerlikon)
a y a n t à gravir p e n d a n t des dizaines de kilomètres cL-s rampes de 27 % .
L a composition des trains est, elle aussi, très variée. Des t r a i n s de 300 t o n n e s e t 480 tonnes circulent n o r m a l e m e n t poul
ies échanges intérieurs ; mais, on note nombre de compositions beaucoup plus i m p o r t a n t e s , de 600, 700 e t même 1.400 tonnes p r o v e n a n t des plaines et destinées à franchir des lignes comme celle du S a i n t - G o t h a r d (fig. 1).
D e v a n t une telle v a r i é t é du trafic, il a été très difficile de fixer les caractéristiques des unités locomotrices afin d'en ohlenr une utilisation rationnelle. L a Suisse, p a y s a y a n t entrepris l'élec- trification de sas réseaux depuis les d é b u t s , est devenu un véri
t a b l e laboratoire d'essais et de. recherches pour la traction qui, d'ailleurs, a donné les résultats les plus brillants, t a n t au point de vue organisation de l'exploitation q u ' à celui de la construc
t i o n du matériel électrique de t r a c t i o n .
Ces considérations justifient la diversité des unités motrices
sur la ligne du S a i n t - G o t h a r d , ces d e u x derniers é t a n t certai
n e m e n t les plus i n t é r e s s a n t s .
Série A
e3 / 5
P a r t i e M é c a n i q u e
Comme l'indique le nom de la série, il s'agit de locomotives à trois essieux m o t e u r s et d e u x p o r t e u r s . Au point de v u e force de t r a c t i o n , puissance e t vitesse m a x i m u m les locomotives Ae 3/5 ont à satisfaire a u x condition générales suivantes :
R e m o r q u e de t r a i n s de 180 t o n n e s sur r a m p e de 10 °/ooà ! s vitesse de 65 k m / h . , et sur r a m p e de 2%o à la vitesse de 90km/h«
Le m a x i m u m de vitesse est fixé à 90 k m / h .
Les caractéristiques générales de. ce t y p e de locomotives sont k s s u i v a n t e s :
n , ( Alter. monoph-
Genre de c o u r a n t W v . e t 16 W
Poids de la locomotive en ordre de m a r c h e 81,1 tonnes Poids a d h é r a n t 55,5 — Empattement fixe 4.200 m m . Force de t r a c t i o n unihoraire à la j a n t e . . 7.700 kg. à 63 km/h.
Force île traction m a x i m u m a u d é m a r r a g e . 14.000 kg.
Puissance, u n i h o r a i r e à la j a n t e 1.800 Ch. à 63 km/h.
Puissance continue 1.560 Ch. à 68 k m / h . Vitesse m a x i m u m 90 k m / h .
Nombre de m o t e u r s 6 Rapport de r é d u c t i o n des engrenages 1/5
Diamètre des roues motrices 1610 mm.
Diamètre des roues p o r t e u s e s 930 m m . Ch'tssis. — Il est c o n s t i t u é p a r des longerons extérieurs et continus, ejui ont 22 m m . d'épaisseur ; ils sont entretoisés à inter
valles de 1.900 m m . p a r les t r a v e r s e s de t è t e , p a r des s u p p o r t s transversaux au-dessus des essieux-porteurs, ainsi q u ' e n avant et en arrière des essieux-moteurs.
Les longerons e x t é r i e u r s sont, exigés à cause d u m o d e de t r a n s mission qui, p o u r ces locomotives, est la c o m m a n d e individuelle des essieux, s y s t è m e W e s t i n g h o u s e .
De fortes e n t r e toises relient les cornières inférieures des longerons sous les boîtes d'essieux-moteurs.
Les carcasses des m o t e u r s r e p o s e n t s u r des t r a v e r s e s bou
lonnées à des s u p p o r t s fixés a u x entretoises d u châssis. Après enlèvement des t r a v e r s e s , c h a q u e p a i r e de m o t e u r s a ve c l'essieu- moteur c o r r e s p o n d a n t se d é m o n t e n t facilement p a r en bas.
Pour faciliter la circulation d a n s les courbes, les crochets de traction p e u v e n t se déplacer l a t é r a l e m e n t d a n s les guides des traverses de t ê t e . Les essieux-porteurs s o n t du t y p e <•• bissel » avec rappel p a r ressort. Les p i v o t s des essieux bissels, fixés chacun à une e n t r e t o i s e d u châssis, s o n t réglables d a n s le sens vertical, pour c o m p e n s e r l ' u s u r e inégale des b a n d a g e s des roues motrices et p o r t e u s e s .
Essieux el Com.nande individuelle système Westinghouse. — Cha
que essieu-moteur est a c t i o n n é p a r u n e p a i r e de m o t e u r s de traction, d o n t la carcasse c o m m u n e est fixée r i g i d e m e n t au châssis au-dessus de l'essieu.
Le couple m o t e u r de. c h a c u n des a r b r e s des r o t o r s est t r a n s m i s parle pignon calé à l'une des e x t r é m i t é s de ces a r b r e s , à la roue dentée de l'arbre c r e u x c o n c e n t r i q u e à l'essieu-moteur corres
pondant. Cet a r b r e creux est s u p p o r t é p a r la- p a r t i e inférieure de la carcasse des s t a t o r s .
Le couple m o t e u r de l ' a r b r e c r e u x e s t t r a n s m i s de chaque côté aux roues m o t r i c e s p a r 6 ressorts hélicoïdaux. Ces ressorts sont encastrés à leurs e x t r é m i t é s d a n s des colliers fixés, l'un sur l'arbre creux, ou le corps de la r o u e dentée, l ' a u t r e sur le corps de la roue m o t r i c e . Les colliers fixés à l ' a r b r e creux pénè
trent dans l'espace compris e n t r e les 6 r a y o n s des roues motrices et dépassent le p l a n de ces roues e t r e n d e n t ainsi les ressorts facilement accessibles de l ' e x t é r i e u r . C e t t e disposition permet a l'essieu de p r e n d r e u n e position oblique.
Pour remplacer un ressort d ' e n t r a î n e m e n t défectueux, on l'enlève avec ses colliers p o u r le r e m p l a c e r p a r un j e u de réserve, opération, facilitée p a r ce fait que les t r o u s de fixation des colliers sont percés s u i v a n t u n g a b a r i t .
L'encastrement des ressorts d a n s les d e u x colliers s'exécute sur un chevalet c o n s t r u i t ad hoc.
Les roues motrices n ' o n t que 6 r a y o n s très résistants, afin
d e l a i ss e r une place suffisante p o u r les ressorts d'entraînement.
Les fusées o n t 175 m m de d i a m è t r e e t 320 m m . de longueur.
Les essieux-porteurs s o n t avec disposition de rappel à ressorts.
Les ressorts de suspension des essieux m o t e u r s s o n t disposés au-dessus des boîtes d'essieux e t réunis p a r des balanciers. L e châssis principal est s u p p o r t é p a r un pivot sphérique. réglable.
Plate-forme. — La plate-forme de la locomotive est rivée a u châssis. Le t o u t constitue un châssis solide et rigide. D a n s les parois longitudinales, au-dessus de c h a q u e m o t e u r de t r a c t i o n , s o n t disposés d e u x g r a n d s couvercles amovibles p o u r l'accès a u x collecteurs.
L a p a r t i e supérieure de la plate-forme est renforcée p a r des fers à U qui s u p p o r t e n t les différents appareils électriques. Sous c e t t e p a r t i e supérieure de la plate-forme se t r o u v e le canal de ventilation p o u r le refroidissement des m o t e u r s de t r a c t i o n et du t r a n s f o r m a t e u r .
Le canal de ventilation est relié a u x m o t e u r s de t r a c t i o n p a r des soufflets en cuir. De g r a n d s couvercles sont aménagés s u r la p a r t i e supérieure de la plate-forme, du côté des collec
t e u r s , pour faciliter le contrôle de ces organes.
Freins et installations à air comprime. — ~ Ces locomotives ne p o s s è d e n t que des freins mécaniques :
Io F r e i n s à m a i n d a n s chaque cabine, q u i , au moyen d'une vis a c t i o n n e n t 6 sabots, la moitié du n o m b r e que c o m p o r t e n t les essieux-moteurs.
2° F r e i n double Westinghouse, qui p e r m e t de frciner 90 % d u poids a d h é r a n t .
L ' a i r comprimé s e r v a n t à actionner les freins ainsi que t o u s les a u t r e s appareils p n e u m a t i q u e s est fourni p a r un compres
seur rotatif à d e u x phases.
P o u r p e r m e t t r e de lever l'un des p a n t o g r a p h e s , q u a n d l'air c o m p r i m é fait défaut, une p o m p e à main se t r o u v e d a n s la cabine a v a n t , et p e r m e t d'obvier ainsi à ce défaut.
T o u s les appareils électriques les plus i m p o r t a n t s (freins, sifflets, sablières, etc.), fonctionnant à air comprimé se m a n œ u v r e n t de chaque cabine.
P A R T I E E L E C T R I Q U E
Circuits principaux : a) Circuit à haute tension (fig. 2). — Le c o u r a n t principal passe de la ligne de c on tact Le par les d e u x p a n t o g r a p h e s P , les sectionneurs S, la spire i n d u c t i v e Bi, la t r a -
Fig. 2.— Schéma d'une locomotive Ae 3/5
178 LA H O U I L L E BLANCHE versée d'entrée à h a u t e tension, le relais à i n t e n s i t é m a x i m u m ,
Hm T X i l ' i n t e r r u p t e u r principal dans l'huile Ip, l'enroulement à
h a u t e ' t e n s i o n du t r a n s f o r m a t e u r à gradins Trg, le transfor- m a t e u r d ' i n t e n s i t é Tii muni d ' u n e résistance de protection ("p, et a b o u t i t finalement à ia barre de mise a ia terre boulonnée au châssis de la locomotive et de là. a u x rails.
Les deux seclionneurs S peuvent être c o m m a n d é s indépen- d a m m e n t de chaque cabine en isolant ainsi les p a u t o g r a p h e s respectifs. Le fonctionnement p i u u m a l i q ' u e des p a u t o g r a p h e s est aussi a u t o n o m e .
La spire induclive Bi est, en fait, un l i m i t e u r de tension, en cas de surtensions accidentelles.
Le fonctionnement de l ' i n t e r r u p t e u r principal est assujetti à tout un système de verrouillage prévu, de façon à éviter t o u t accident d ' i n a t t e n t i o n .
La m a n œ u v r e d'enclenchement, ou de déclenchement de l ' i n t e r r u p t e u r se fait par c o m m a n d e à distance électro-pneu- m a t i q u e , mais en cas d'urgence, elle p e u t être faite à la m a i n .
Son fonctionnement est a u t o m a t i q u e lorsque les bonnes conditions de fonctionnement l'exigent. Il e n t r e en action et déclenche pour des surcharges ou court-circuits, tant dans le circuit à h a u t e tension que. dans celui des m o t e u r s , comme aussi lorsque ces mêmes inconvénients se p r o d u i s e n t dans les circuits de chauffage.
Le t r a n s f o r m a t e u r à gradins réduit la tension de la ligne de l.i.OOO V. dans l'enroulement R-I à 1.200 V. e n t r e les extré- mités de ce dernier, mais des prises de c o u r a n t sur cet enrou- lement p e r m e t t e n t ele ne prélever p o u r le courant de traction q u ' u n e tension progressivement variable el s ' a d a p l a n t a u x conditions de fonctionnement des m o t e u r s .
La différence de tension entre deux touches de m a r c h e consé- cutives est d'environ 50 V.
Sur les dix prises, la tension du m o t e u r de t r a c t i o n peut varier de. 0 à 880 V e t cela, gr„ce à l x ' c o n l a e l e u r s à g r a d u a i ion d'une façon 1res progressive en é v i t a n t tous les à-coups possibles.
Les c o n t a c t e u r s de g r a d u a t i o n Cg s o n t groupés en 2 batteries et actionnés é l e c l r o - p n e u m a t i q u e m e n t des cabines de méca- nicien au moyen des e o m b i n a t e u r s de marche à asservissement.
Les dix prises de l'enroulement à basse tension s o n t inva- riablement liées a u x différents c o n t a c t e u r s des deux groupes qui constituent l'ensemble de régulation. Chaque contaefeur est p o u r v u d'un cylindre à air, d o n t la soupape, combinée avec un électro-aimant, est c o m m a n d é e par les e o m b i n a t e u r s d'asser- vissement. Les c o n t a c t e u r s sont munis de souffleurs magnétiques.
Le c o u r a n t d'asservissement est du c o u r a n t continu de J0 à 4 5 V.
Dès que les c o n t a c t e u r s indiqués p a r le c o m b i m a t e u r sont enclenchés, la tension c o r r e s p o n d a n t e est transmise a u x moteurs de, traction qui sont, par groupe, de deux en série.
Le c o u r a n t de t r a c t i o n p r o v e n a n t du t r a n s f o r m a t e u r passe donc p a r les c o n t a c t e u r s qui le règlent et qui le dirigent dans les bobines de r é a c l a n c e Br (car celles-ci sont mises en circuit p a r les c o n t a c t e u r s a u x q u e l s elles sont, i n v a r i a b l e m e n t liées).
Ces trois bobines de réaclanccs sont c o n v e n a b l e m e n t insérées d a n s le circuit de traction, elles servent d'une p a r i , à diviser les tensions captées au t r a n s f o r m a t e u r à gradins, et d ' a u t r e p a r t à éviter une i n t e r r u p t i o n lors du passage d'une touche sur une a u t r e . La combinaison étudiée de l'insertion de ces bobines e t c o m m a n d é e p a r le c o m b i n a l e u r d'asservissement rend, au milieu de la bobine, intermédiaire, la lension égale à la m o y e n n e a r i t h m é t i q u e des tensions transmises par les contac- teurs a u x c o m m e n c e m e n t s des enroulements des bobines e x t r ê m e s .
b) Circiiil de tratlioiï. — D a n s le circuit de' t r a c t i o n est inséré un t r a n s f o r m a t e u r d ' i n t e n s i t é T,r q u i - f o u r n i l - f e c o u r a n t p0nr les appareils de mesure e t de contrôle: A v a n t d ' a r r i v e r an moteur, le courant est soumis au contrôle de l'inverseur de marche lui, Les inverseurs de m a r c h e , à cylindres de c o m m u t a t i o n , avec doigts de contact, sont c o n s t r u i t s p o u r être c o m m a n d é s éleclro- p n e u m a t i q u e m e n t . Ils p e u v e n t , d'ailleurs, être tous les deux '(dans chaque cabine) c o m m a n d é s à la m a i n , au moyen d'une poignée spéciale, celle possibilité et l ' é v e n t u a l i t é d'erreurs de c o m m a n d e eMgcnl un verrouillage parfait, p r é s e n t a n t loule sécurité, ce qui a été o b t e n u de la fa. on ia plus satisfaisante
P a r l'inverseur de m a r c h e , on peut changer le sens de rotation des m o t e u r s de traction en i n v e r s a n t le c o u r a n t dans les enrou- l e m e n t s d ' e x c i t a t i o n , ou bien m e t t r e les m o t e u r s de traction hors circuit.
Comme il a été dit plus h a u t , c h a q u e locomotive a 0 moteurs q u i actionnent, p a r groupe de d e u x c h a q u e essieu moteur.
C h a q u e paire de m o t e u r s est complMemcml enfermée, dans une carcasse c o m m u n e el, au point de vue électrique, ils sont montés en série, tandis que les trois paires de m o l e u r s s o n t couples en parallèle.
Les m o l e u r s de traction m o n o p h a s é el à collecteur son}
p o u r v u s de trois e n r o u l e m e n t s d ' e x c i t a t i o n différents : enrou- l e m e n t série b (qui.se t r o u v e n t a v a n t l'inverseui de marche Ln), l ' e n r o u l e m e n t de c o m p e n s a t i o n C en série avec le rotor M:
l'enroulement des pôles auxiliaires en d é r i v a t i o n sur le shunt o h m i q u e Sj, ; de là, le c o u r a n t principal est. mis à la terre.
Les e n r o u l e m e n t s de c o m p e n s a t i o n e t des pôles auxiliaires s o n t destinés à réaliser une c o m m u t a t i o n p r a t i q u e m e n t exempte d'étincelles au collecteur, à t o u t e s les vitesses.
il n ' y a pas de résistance intercalée e n t r e , l ' e n r o u l e m e n t du r o t o r et les lamelles du collecteur.
C I R C U I T S S E C O N D A I R E S
L a prise de c o u r a n t p o u r le chauffage se fait sur l'enroule- m e n t basse tension du t r a n s f o r m a t e u r .
Au moyen de c o n t a c t e u r s c o m m a n d é s à d i s t a n c e éleclro- p n e u m a t i q u e m e n t , on p e u t fournir le c o u r a n t de chauffage sous trois tensions différentes: 000, 800, 1.000 v o l t s ; un ver- rouillage spécial, appliqué à ces c o n t a c t e u r s , ne rend possible q u ' u n e seule de ces trois tensions.
T o u s les circuits des organes auxiliaires sont alimentés par du c o u r a n t à 220 volts, lension prise sur le transformateur à g r a d i n s .
T o u s l e s . m o t e u r s des v e n t i l a t e u r s s o n t couplés en parallèle e n t r e e u x et ne p e u v e n t être mis en m a r c h e que simultanément.
Le m o t e u r du compresseur est accouplé directement à un compresseur rotatif fournissant l'air c o m p r i m é nécessaire aux freins e l a u x appareils p n e u m a t i q u e s .
Le m o t e u r du groupe m o t e u r - g é n é r a t e u r est réuni dans une carcasse, c o m m u n e avec le g é n é r a t e u r de c o u r a n t continu à 45 volls.
Les circuits d'éclairage sont alimentés p a r du c o u r a n t continu à 36 volts, soit d i r e c t e m e n t p a r les b a t t e r i e s d'accumulateurs, soit p a r le g é n é r a t e u r en p a s s a n t p a r une résistance addition- nelle, qui r é d u i t la tension de 45 à 36 volls.
L e groupe g é n é r a t e u r charge d e u x b a t t e r i e s d'accumulateurs q u i , lorsque la locomotive ne se t r o u v e , pas sous tension (Pa r e x e m p l e q u a n d elle ne se trouve, pas sous la ligne de conta'!1) d o i v e n t être capables d ' a l i m e n t e r p e n d a n t un certain tenf8
les circuits d'éclairage e t d asservissement. Ces derniers sont en'ligne générale, les s u i v a n t e s :
a) Verrouillage e t circuits divers de c o m m a n d e de l'inter
rupteur principal ;
b) Commandes e t verrouillage des inverseurs de m a r c h e ; c) Réseau de c o m m a n d e des c o n t a c t e n t de g r a d u a t i o n ; d) Commande de chauffage de (rain.
Série A
e3 / 6
Dans la description de ce t y p e de locomotives, nous ne nous étendrons q u e sur les p a r t i c u l a r i t é s mécaniques et électriques
F i g . 3.— L o c o m o t i v e série Ae 3/6 (Photo Oerlikon)
Puissance unihoraire à la j a n t e p o u r une vitesse
de 61 k m . / h 1.890 CV Puissance continue à la j a n t e p o u r 65 kni./h . . . 1.650 CV Vitesse m a x i m u m 90 k m / h
L a dissymétrie de cette locomotive est nécessitée p a r la dis
position des appareils électriques e t p a r la r é p a r t i t i o n du poids L'essieu porteur, système bissel se trouve à l'arrière. A l ' a v a n t se t r o u v e un bogie à d e u x essieux porteurs, q u i p o r t e la cra- p a u d i n e du pivot sphérique, dont le jeu est de 80 m m . de c h a q u e côté. Le p i v o t et la crapaudine sont en fonte d'acier, et la plaque de glissement en bronze. Le rappel, au centre, est effectué p a r des ressorts à lames et en volutes;- disposés à l'extérieur du châssis e t bien accessibles.
P o u r a m o r t i r les fortes oscillations latérales de la locomotive, des s u p p o r t s sont fixés a u x longerons du bogie, à 5 m m . d'intervalle des a p p u i s c o r r e s p o n d a n t s fixés a u x longerons du châssis principal.
Commande individuelle 13. B. C. — Les trois essieux moteurs sont à c o m m a n d e individuelle, système R. R. C , et chacun d'eux est actionné individuellement p a r un m o t e u r de t r a c t i o n fixé rigidement au châssis, au-des
sus de l'essieu c o r r e s p o n d a n t (fig. 4). Le couple m o t e u r de l'arbre du rotor est t r a n s m i s p a r un engrenage sim
ple, avec pignon à couronne élastique ( r a p p o r t de réduction 1/2, 57), à la roue motrice correspondante.
Ce tourillon est fixé à un s u p p o r t en fonte d'acier.
La roue dentée e t la roue motrice co rr es p o n d a n t e s p o r t e n t chacune d e u x tourillons reliés par d e u x bielles e t d e u x leviers à segments dentés ; ce mécanisme a p o u r rôle d ' e m p ê c h e r q u e la transmission de 1 effort m o t e u r soit influencée p a r le jeu des ressorts de sus
pension. Les bielles sont pourvues d ' a r t i c u l a t i o n s sphériques, p e r m e t t a n t à la roue motrice de p r e n d r e u n e position oblique ou de se déplacer l a t é r a l e m e n t
qui diffèrent t o t a l e m e n t des p a r t i e s c o r r e s p o n d a n t e s du type p r é c é d e m m e n t d é c r i t (fig. 3).
P A R T I E M É C A N I Q U E
Cara-lêrisiïques gêmraleï. — Cette locomotive est destinée au service dc^s trains directs e t o m n i b u s , e t doit pouvoir r e m o r q u e r une charge (poids de la l o c o motive non compris) de :
ISO tonnes sur r a m p e de 10 %o à 65 k m . / h ; cette même charge sera t r a n s p o r t é e à 90 k m . / h . si la r a m p e esl de 2
V
Diamètres des roues motrices 1.610 m m . porteuses 930 — Empattement fixe 4 . 0 0 0 — Poids en ordre de m a r c h e 92,3 t o n n e s
— adhérent 55,3 — Nombre de m o t e u r s de. t r a c t i o n 3 Rapport de r é d u c t i o n des e n g r e n a g e s . . . 1/2,57 — Courant de traction a l t e r n a t i f m o n o p h a s é 15.000 V. et
16 2/3 périodes.
Force de traction m a x i m u m au d é m a r r a g e à la
jante 14.000 Kg.
P ,71
ot'ce de traction u n i h o r a i r e à la j a n t e pour une
vitesse de 61 k.n./h ' , 8.350 Kg.
F i g . 4.— Locomotive série Ae 3/ù, p a n n e a u x e n l e v é s C ' * Oerlikon)
p a r r a p p o r t au châssis. L axe de la roue dentée motrice se t r o u v e n o r m a l e m e n t à 25 m m . au-dessus de l'axe de l'essieu m o t e u r , ceci afin d ' o b t e n i r un plus g r a n d r a p p o r t de réduc
tion. Les organes de transmission sont disposés seulement du
180 LA HOUILLE BLANCHE côté gauche ; il n ' y a donc pas ici d'efforts alternatifs, c o m m e
a vec les c o m m a n d e s par bielles, car c'est un couple m o t e u r qui a g i t . Cette disposition unilatérale a u g m e n t e le poids de la p a r t i e mécanique du côté gauche ; pour équilibrer la charge a u t a n t que possible, une p a r t i e des appareils électriques e t accessoires a été disposée du côté droit.
Le graissage du mécanisme de transmission est assuré p a r une p o m p e à huile a d a p t é e au palier de la roue dentée motrice e t actionnée p a r celle-ci.
Les s u p p o r t s des roues dentées, ainsi q u e les enveloppes de protection de leur p a r t i e inférieure, sont fermés h e r m é t i q u e m e n t de t o u s les côtés, afin d ' e m p ê c h e r la p é n é t r a t i o n des poussières e t les fuites d'huiles. Les roues motrices du côté du mécanisme de transmission sont à p l a t e a u x r a p p o r t é s ou à toile v e n u e de fonderie, e n t r e les r a y o n s , afin de ne pas faire tourbillonner la poussière.
P o u r faciliter le passage d a n s les courbes, l'essieu m o t e u r intermédiaire a un jeu latéral de 10 m m . de c h a q u e côté.
Cliàssis. — Le châssis est c o n s t i t u é p a r d e u x longerons de 25 m m . d'épaisseur, reliés par les traverses de t ê t e e t p a r des entretoises intermédiaires en tôle. Sur le côté extérieur gauche du châssis, sont fixés les gros s u p p o r t s en fonte d'acier pour les engrenages e t les arbres des r o t o r s ; ces pièces con
t r i b u e n t à renforcer considérablement le châssis.
Les crochets de t r a c t i o n p e u v e n t se déplacer l a t é r a l e m e n t d a n s les guides des traverses de t ê t e , afin de faciliter la circu
lation d a n s les courbes.
L a locomotive repose sur q u a t r e p o i n t s . Les ressorts de sus
pension des essieux m o t e u r s s o n t disposés au dessous des boîtes d'essieux. Les ressorts des premier e t deuxième essieux mo
teurs d'une p a r t , et ceux du troisième essieu m o t e u r e t de l'essieu bisse! d a u t r e p a r t , sont réunis p a r des balanciers.
Ce t y p e de locomotive possède, en outre, des d e u x freins décrits p o u r le type précédent, un frein a u t o m a t i q u e W e s t i n - ghouse du bogie a c t i o n n a n t 4 s a b o t s . Les cylindres à frein à double piston agissent d i r e c t e m e n t sur les bielles de suspension des sabots.
P A R T I E E L E C T R I Q U E
Circuits principaux. — Circuits haute tension. — D a n s un t y p e de locomotive, les circuits électriques p r i n c i p a u x diffèrent du t y p e précédent, et s u r t o u t d a n s le circuit de t r a c t i o n (fig. 5).
D a n s le circuit h a u t e tension, on p e u t signaler u n i n t e r r u p teur de mise à la t e r r e IT auquel a b o u t i s s e n t les deux dériva
tions prises en arrière des sectionneurs S, u n relais de courant m a x i m u m Rm a x. l ' i n t e r r u p t e u r principal d a n s l'huile Ip avec son relai, u n t r a n s f o r m a t e u r de c o u r a n t Trj.
L ' e n r o u l e m e n t h a u t e tension du t r a n s f o r m a t e u r principal Tp n ' e s t pas u n i q u e , il c o m p o r t e plusieurs prises e t on y prélève d i r e c t e m e n t le c o u r a n t de chauffage.
L ' i n t e r r u p t e u r de mise à la t e r r e IT sert à établir la mise à la t e r r e des c o n d u c t e u r s à h a u t e tension a v a n t e t a p r è s l'in
t e r r u p t e u r principal.
L ' i n t e r r u p t e u r de mise à la terre s'enclenche a u t o m a t i q u e m e n t c h a q u e fois q u e l'on ouvre le. p a n n e a u grillagé du caisson à h a u t e tension ; p a r ce même fait, les archets ne. p e u v e n t p l u î être levés t a n t que le caisson à h a u t e tension est ouvert.
Circuit de traction. — C'est s u r t o u t le principe du réglage de la tension a u x bornes des moteurs de traction qui est ici com
p l è t e m e n t différent.
De l ' e n r o u l e m e n t à tension inférieure d u t r a n s f o r m a t e u r à g r a d i n s p a r t e n t 18 prises a b o u t i s s a n t à des plots de contact p sur lesquels v o n t s ' a p p u y e r les balais b du g r a d u a t e u r , en c a p t a n t une tension q u i p e u t v a r i e r de 0 à 656 volts pour le réglage de la tension des m o t e u r s de t r a c t i o n (fig. 5 ) .
2"
Fig. 5.— Schéma de principe des locomotives série Ae 3/6
S u i v a n t la g r a d u a t i o n de ces tensions, on fait v a r i e r le couple e t le n o m b r e de t o u r s des m o t e u r s de t r a c t i o n et, p a r consé
q u e n t , la puissance e t la vitesse de la l o c o m o t i v e .
D u g r a d u a t e u r Gr, le c o u r a n t passe p a r les interrupteurs coupe-étincelles Ce, les t r a n s f o r m a t e u r s d ' i n t e n s i t é Tn I et abouti' a u x i n v e r s e u r s de m a r c h e lm. au m o y e n desquels on p e u t changer le sens du c o u r a n t d a n s les e n r o u l e m e n t s d ' e x c i t a t i o n , en chan
g e a n t ainsi le sens de r o t a t i o n des m o t e u r s . Les inverseurs de m a r c h e sont verrouillés m é c a n i q u e m e n t a v e c les combinateurs d'asservissement, de façon à ne p o u v o i r ê t r e m a n œ u v r e s que l o r s q u e ces derniers sont d a n s la position « zéro ».
D e s inverseurs de m a r c h e Im, le c o u r a n t passe p a r les enrou
l e m e n t s p r i n c i p a u x série b des m o t e u r s , r e v i e n t en Im Po u r M diriger de là, vers les e n r o u l e m e n t s d e c o m p e n s a t i o n C, puis vers ceux a des pôles auxiliaires, q u i s o n t en parallèle avec un s h u n t t h e r m i q u e SA, f i n a l e m e n t le c o u r a n t p r i n c i p a l traverse les i n d u i t s M des m o t e u r s de t r a c t i o n , r e v i e n t en Im et, de là.
à la masse.
L e s trois m o t e u r s s o n t en parallèle s u r la t e n s i o n qu'établit le g r a d u a t e u r .
L e s m o t e u r s de t r a c t i o n sont m o n o p h a s é s à collecteurs, leur couple est t r a n s m i s a u x essieux m o t e u r s p a r engrenages à j a n t e s élastiques ; ils s o n t refroidis p a r des v e n t i l a t e u r s .
D a n s de nouvelles locomotives, les e n r o u l e m e n t s de compe I 1' s a t i o n o n t été s u p p r i m é s , mais la t e n s i o n de fonctionnement a é t é r é d u i t e .
Graduateur contadeur. — L e g r a d u a t e u r est c o n s t i t u é p a r deux glissières doubles / et g2 s u r lesquell s coulissent deux balais, un balai princip 1 b, e t u n b a l a i auxiliaire b'. Ces balais sont actionnés a u m o y e n d ' u n e longue v i s filetée q u i fait t o u r n e r un moteur spécial d ' e n t r a î n e m e n t Me, m a i s q u i p e u t êire le cas échéant, m a n œ u v r é à la m a i n .
En position n o r m a l e de m a r c h e , le balai principal se t r o u v e sur une t o u c h e de c o n t a c t , e t le balai auxiliaire au milieu, entre cette louche et la s u i v a n t e . Les i n t e r r u p t e u r s coupe-étincelles sont m a n œ u v r e s p a r le m ê m e a r b r e q u e les balais de contact, de façon à coordonner les m o u v e m e n t s c o m m e s u i t : E n position normale de m a r c h e , les i n t e r r u p t e u r s coupe-étincelles d u balai principal s o n t enclenchés, ceux d u b a l a i auxiliaire déclenché.
Pour passer à la t o u c h e s u i v a n t e , les d e u x balais se m e u v e n t simultanément ; en premier lieu, le balai auxiliaire e n t r e en contact avec la d e u x i è m e t o u c h e et, en m ê m e t e m p s , les inter
rupteurs coupe-étincelles c o r r e s p o n d a n t s s'enclenchent.
Avant que le b a l a i principal a b a n d o n n e la première touche sur laquelle il se t r o u v e encore, les i n t e r r u p t e u r s coupe-étin
celles c o r r e s p o n d a n t s se déclenchent ; le c o u r a n t entier passe alors par les résistances d ' a m o r t i s s e m e n t e t le balai auxiliaire de sorte q u e le b a l a i principal est c o m p l è t e m e n t hors circuit au moment de q u i t t e r la première t o u c h e . E n c o n t i n u a n t son mouvement, le b a l a i principal a r r i v e s u r la d e u x i è m e touche sur laquelle se t r o u v e encore le balai auxiliaire ; les i n t e r r u p teurs coupe-étincelles c o r r e s p o n d a n t a u balai principal s'en
clenchent de n o u v e a u ; donc, a u m o m e n t où les d e u x balais sont chacun à moitié s u r c e t t e d e u x i è m e t o u c h e , tous les inter
rupteurs coupe-étincelles s o n t enclenchés. A v a n t q u e le balai auxiliaire a b a n d o n n e la d e u x i è m e t o u c h e , les i n t e r r u p t e u r s coupe-étincelles c o r r e s p o n d a n t s se déclenchent, d e sorte que le balai auxiliaire e s t hors circuit a u m o m e n t de q u i t t e r la touche. Le c o u r a n t entier passe alors p a r le balai principal.
Entre les glissières auxiliaires G2 e t les i n t e r r u p t e u r s coupe- étincelles s o n t insérées des résistances d ' a m o r t i s s e m e n t ra. Ces résistances a m o r t i s s e n t les à-coups de c o u r a n t d a n s les bobines du transformateur à g r a d i n s , mises en court-circuit a u m o m e n t de leur connexion ou déconnexion a v e c le g r a d u a t e u r .
Le moteur d ' e n t r a î n e m e n t d u g r a d u a t e u r principal Gr est un moteur série à c o u r a n t c o n t i n u q u i a c t i o n n e p a r l'entremise d'un renvoi e t d ' u n a c c o u p l e m e n t à friction, la tige filetée d'un combinateur auxiliaire d ' a s s e r v i s s e m e n t d u m o t e u r d'entraî- nement ; cette dernière t r a n s m e t , à son tour, le m o u v e m e n t par des engrenages à l ' a r b r e d u g r a d u a t e u r principal Gr. Une roue dentée à j a n t e élastique de l ' a r b r e de g r a d u a t i o n est munie d'un verrouillage m é c a n i q u e , e m p ê c h a n t le tourillon d'entraî
nement de s'engager i n t e m p e s t i v e m e n t , t a n t q u e les balais du graduateur et d u c o m b i n a t e u r auxiliaire d'asservissement ne sont pas dans leurs b o n n e s positions.
Le moteur d ' e n t r a î n e m e n t d u g r a d u a t e u r est asservi p a r le combinateur principal placé sous la c o n d u i t e d u mécanicien, ainsi que p a r le g r a d u a t e u r auxiliaire. Il est c o m m u t é a u t o m a tiquement s u r m a r c h e avant, ou arrière au moyen d ' u n relai polarisé. A c h a c u n e des 18 positions d u c o m b i n a t e u r d'asser
vissement correspond u n e mise en circuit d'asservissement telle qu'elle provoque la m a r c h e d u m o t e u r d ' e n t r a î n e m e n t dans
u n sens d é t e r m i n é e t imposé p a r u n relais, t a n t que le gradua
teur principal ne s'est p a s placé d a n s la position voulue p .ir régime de m a r c h e e t i n d i q u é p a r le c o m b i n a t e u r commandé Par le mécanicien
Série Ce 4 / 6 - Automotrices à commande directe et multiple à distance
Generantes.
— Les automotrices sont destinées essentiellem e n t a u service des t r a i n s de banlieue e t des t r a i n s - t r a m w a y s . Afin de pouvoir réduire la durée des parcours et obtenir u n e vitesse m o y e n n e élevée, ces automotrices sont munies de m o t e n r s p e r m e t t a n t d ' o b t e n i r u n e très g r a n d e accélération.
L a vitesse m a x i m u m q u e doit fournir l ' a u t o m o t r i c e lors
qu'elle est utilisée comme véhicule m o t e u r est de 75 k m . / h ; en p e n t e à c o u r a n t déclenché, elle p e u t a t t e i n d r e 90 k m . , h .
L ' a p p l i c a t i o n d u dispositif de c o m m a n d e m u l t i p l e à distance p e r m e t d'utiliser les automotrices p o u r le service des t r a i n s - n a v e t t e . Ces t r a i n s sont actionnés soit p a / u n e a u t o m o t r i c e en t ê t e du t r a i n , de véhicules à conduites d'asservissement élec
t r i q u e e t p n e u m a t i q u e e t d ' u n wagon de c o m m a n d e en q u e u e ou, encore, d ' u n e a u t o m o t r i c e à c h a q u e e x t r é m i t é d u t r a i n
e t d e véhicules à conduites d'as'îCivissement électrique et pneu
m a t i q u e , intercalés entre elles.
Les caractéristiques principales de ces locomotives sont : P o i d s en ordre de m a r c h e 85,3 t o n n e s
— a d h é r e n t 58,2 — D i a m è t r e des roues motrices 1.040 m m .
— — porteuses 850 — E m p a t t e m e n t total 10.000 —
— entre les essieux m o t e u r s d ' u n bogie. 3 . 2 0 0 — F o r c e de t r a c t i o n unihoraire à la j a n t e à 48 km./h... 4 . 3 6 0 kg.
— — m a x i m u m a u d é m a r r a g e 9 . 0 0 0 — P u i s s a n c e unihoraire à la j a n t e à 48 k m . / h 780 Ch.
— continue à 54 k m . / h 640 —
P A R T I E M É C A N I Q U E
V u le poids considérable de l ' é q u i p e m e n t électrique, les a u t o m o t r i c e s sont munies de d e u x bogies à t r o i s essieux, d o n t les d e u x extrêmes sont des essieux m o t e u r s e t celui i n t e r m é diaire est u n essieu porteur.
Les bogies s u p p o r t e n t le châssis et la caisse de, l ' a u t o m o t r i c e . Les appareils électriques, transformateur, asservissement, com
presseur, inverseurs sont fixés a u châssis sous la caisse de l'au
t o m o t r i c e e t ne se r e t i r e n t que p a r le b a s .
Le châssis est constitué p a r des longerons en fer profilé, entretoisés et consolidés p a r de fortes a r m a t u r e s .
Les appareils combinés de choc e t de t r a c t i o n a u x d e u x e x t r é mités d u châssis sont d u t y p e P.-L.-M. à compensation.
L e châssis repose a u milieu de chacune des bogies s u r u n gros p i v o t sphérique p o r t é p a r u n balancier transversal.
Les bogies sont constitués p a r de robustes châssis en tôle, entretoisés e t renforcés. L a suspension d u châssis du bogie, sur les trois essieux, comporte q u a t r e j e u x de trois ressorts héli
c o ï d a u x concentriques.
Chaque essieu m o t e u r est actionné p a r u n m o t e u r électrique r e p o s a n t d'une p a r t , sur l'essieu, e t suspendu é l a s t i q u e m e n t ; d ' a u t r e p a r i , a u châssis (suspension de t r a m w a y ) .
Le couple m o t e u r e s t t r a n s m i s à l'essieu p a r u n engrenage d o n t la g r a n d e roue est à j a n t e élastique.
Le r a p p o r t de réduction e n t r e le m o t e u r et l'essieu est de 1/3,65. Les engrenages, avec graissage à huile, sont enfermés d a n s u n e enveloppe de protection en a l u m i n i u m , en d e u x p a r t i e s .
