40 LA HOUILLE BLANCHE

E L E C T R I C I T E

L'electrification des chemins de fer en Suisse (SUITE ET FIN)

par G . K O L O V I T C H , Ingénieur L E. G .

Résultats obtenus par les deux locomotives mises en essai sur la ligne de St-Gothard

A défaut des résultats précis d 'exploitation qui auraient été d 'un très grand intérêt , nous exprimerons ici l ' impression générale ressentie sur tout au point de vue technique, impres­sion qui a été très satisfaisante. Personnellement, lors d 'un voyage d 'étude eiïectué à bord de ces locomotives et sur la ligne du Saint-Gothard, nous avons pu constater la souplesse de con­duite de ces unités, les plus puissantes du monde, et indirecte­ment l ' avantage incontestable de la t ract ion électrique sur les lignes de montagne. Le t ra in express que nous remorquions avai t en effet un certain re ta rd qu'i l a fallu r a t t r appe r et, en dépit de 680 tonnes remorquées, nous avons pu gravir une rampe de 27 ° / 0 0 pendant plusieurs kilomètres à 75 km/h. , en dépassant ainsi exceptionnellement la vitesse m a x i m u m nor­male de marche de 60 km/h.

La plus puissante locomotive du monde la n° 11.851 qui, comme nous l 'avons dit, a été équipée par les Ateliers de Cons­t ruct ion O E R L I K O N , a parcouru avec succès, depuis sa mise en exploitation, déjà plus de 180.000 km.

La locomotive n° 11 .801, de B R O W N , B O V É R I Se C l e a donné pleine satisfaction en service, elle compte déjà à son actif plus de 280.000 km. D'excellents résul tats ont été a t te in ts ,en par­ticulier, avec le système de contrôle à hau te tension qui a été livré par B . B . C. pour les deux locomotives du Gothard. La locomotive n° 11.801 a parcouru les 280.000 km., sans que le commuta teur à échelons, dont une par t ie se trouve di­rectement dans la cuve du t ransformateur , ai t eu à subir au­cune révision. Les frais d 'entret ien pour le contrôle électrique de cette locomotive sont donc excessivement diminués par l ' introduction du système de réglage à hau te tension. On con­çoit donc, que, comme le service technique de B . B . C , a pu le prévoir en proposant ce matériel , la révision des appareils de contrôle à hau te tension n 'a i t p ra t iquement à s'opérer que tous les trois ans, lors de la révision générale de la locomotive.

Cette innovation dans le contrôle des locomotives est sans aucun doute d 'un intérêt incontestable. Certes, on n 'aurai t pu s 'a t tendre à un résul ta t aussi saitsfaisant, su r tou t avec des organes aussi délicats, si l 'on ava i t conservé pour des unités aussi puissantes le réglage habituel sur le circuit basse tension.

Signalons encore la satisfaction générale sur les résultats satisfaisants obtenus avec la récupération, sur cette ligne au tracé si sévère. Après un service d 'exploitat ion aussi impec­cable, on ne peut nier que le freinage électrique ai t conquit définit ivement droi t de cité, dans le cas de la t ract ion mono­phasée, le système où il pouvai t su r tou t être en bu t t e à des objections touchan t no t ammen t le facteur de puissance, sa dépendance du fil de contact et d 'autres points litigieux encore.

E n fait, les deux locomotives considérées sont munies du système de freinage à récupération, fourni pour les deux unités, pa r les Ateliers de Construction O E R L I K O N et leur fonctionne­ment en récupérat ion a donné entière satisfaction.

Quelques considérations sur les chemins de fer privés

Bien que le pourcentage des voies ferrées exploitées par les Chemins de fer Fédéraux représente plus de 54 % de l'ensem­ble des réseaux suisses, 77 % du même réseau à voie nor­male et qu'ils assurent 90 % du mouvement du tonnage ki lométr ique bru t , donc qu'ils const i tuent l 'ensemble le plus impor t an t au point de vue de l 'exploitation. Toutefois, les réseaux exploités par les Compagnies privées ne manquent pas d ' intérêt , su r tou t au point de vue technique. Il s'agit, la p lupar t du t emps , de lignes de montagne, au tracé très ac­cidenté, qui impose pour le matériel rou lan t des conditions techniques très spéciales.

Pour ces réseaux privés, la t ract ion électrique s'imposait t o u t part iculièrement. Ce sont d'ailleurs eux qui l 'ont inaugurée en électrifiant la ligne du Loetschberg qui fut en Suisse le pre­mier réseau d'électro-traction de grande envergure et peut être considérée commme la plateforme d'essai de l'électrification des lignes de montagne à grand trafic (fig. 24).

Si l ' importance du' trafic de certaines lignes secondaires est re la t ivement faible, il n 'en reste pas moins que leur réalisation représente un véri table chef-d'œuvre technique. C'est bien le cas du Chemin de fer de la Bernina, (fig. 25). Ce chemin de fer à adhérence a t t e in t en Europe l 'a l t i tude la plus élevée, puisque gravissant dans son parcours, re la t ivement faible de' 60 km. , la somme des différences extrêmes de niveau de 2.428 m., et ce avec des rampes maxima de 70 % o et une r ampe moyenne de 40 % 0 . Ajoutons à cela d 'autres difficultés du t r a c é : 42% de sa longueur sont en courbe, dont le rayon est inférieur à 200 m., les plus peti ts rayons é t an t de 40 à 50 m. ; d'autres pa r t , la voie est obstruée par d 'abondantes chutes de neige qui a t te ignent quelquefois une épaisseur de plus de 5 m. Le lait qu 'en hiver la t empéra ture descend à -—30° n 'est pas fait pour faciliter une exploitation régulière, et ai l 'on y arrive, c'est grâce à un matériel très bien étudié qui honore, à juste litfe, les réalisateurs.

L'électrification de la Suisse se poursui t progressivement. Même les lignes secondaires au trafic très faible tendent à se con­former au plan général et sous peu ,les réseaux suisses seront électrifiés au coefficient 100 %. Dans cette dernière étape de l'électrification, le problème se présente sous un autre aspect économique : é tan t donné' le faible r appor t de ces ligne?.^» comparaison des frais exigés pour la transformation, le facteur crucial pour l'électrification est représenté par rétablissement

Article published by SHF and available at http://www.shf-lhb.org or http://dx.doi.org/10.1051/lhb/1934007

4! LA HOUILLE BLANCHE

le plus économique, non exclusives de conditions d'exploita-lions opt imum. C'est qu 'en effet, les frais d'énergie de t ract ion exigée par ces nouvelles lignes seront mini ma et même négli­geables, é t an t donné que la consommation représentée par l'ensemble de centres producteurs de l'énergie mise en œuvre est destinée à la traction.

En nous a t t a c h a n t au réseau des Chemins de 1er Fédéraux, nous avons présenté les quelques types caractéristiques des unités de leur parc, en choisissant ceux qui compor tent des

diilérenees essentielles dans les part ies principales des locomo­tives, savoir : mode de transmission de l'effort moteur, contrôle des moteurs de tract ion, et aussi quelques caracté­ristiques mécaniques exigées par l ' inscription dans les cour­bes et la bonne suspension.

Vu l ' importance des problèmes qui se posent, ainsi qu'il résulte des considérations qui précèdent, il nous semble utile

de décrire brièvement quelques types de locomotives en ser-V1ce sur les lignes privées des réseaux suisses ,en ne nous arrê­t a i que sur les part iculari tés qui les caractérisent, des types durants en exploitation.

Locomotive type IAAA-AAAI de la ligne du Loetschberg

L importance du trafic sur la ligne, le t racé de celle-ci et e s exigences économiques d 'exploitat ion, qui interdisent l 'em­

ploi de locomotives de renfort, imposent le choix d 'unités puissantes.

D ' au t r e part , la transmission par bielles semble devoir céder définitivement le pas à ïa commande individuelle des essieux, qui, rendue possible par l'électrification assurément coûteuse, augmente en contre-partie les avantages de cette dernière pa r rappor t à la traction à vapeur.

Nous donnerons br ièvement la description d 'une unité fournie en 1 9 2 7 par les Ateliers de SÉCHERON à Genève, ses

caractéristiques remplissant, avec un minimum de poids, abso­lument toutes les conditions du programme imposées pa r la Direction des Chemins de fer. Le projet de cette unité fut ac­cepté et, une fois réalisée, elle donna tou te satisfaction, soit : remorquer un t rain de 560 tonnes à la vitesse de 50 km/h . sur une rampe de 27 0 / 0 0 ) vitesse qui doit pouvoir a t te indre 75 km/h . pour le service des express, en dépit du grand nombre de courbes que comporte le t racé de la ligne.

P A R T I E M É C A N I Q U E

Rappelons que ce fut la première locomotive à laquelle on appliqua la commande individuelle des essieux, les moteurs é t an t rigidement fixés sur le châssis et le diamètre des roues motrices ne dépassant pas 1.350 %. Cette unité très réussie avai t , à l 'époque de sa mise en service, qui n 'est d'ailleurs pas très reculée, affirmé plusieurs « records ». C'était alors, en effet, avec ses 4 .500 ch., la plus puissante locomotive mono­phasée du monde ; mais, elle reste encore l 'uni té où l 'économie dans l 'utilisation des matér iaux a été poussée le plus loin, car le poids par cheval, en régime unihoraire, n 'est que de 31 kg. 4.

Les caractéristiques principales de la locomotive, type ï AAA-AAA I, sont les suivantes : (fig. 2 6 )

Longueur entre t ampons 20.260 m/m E m p a t t e m e n t to ta l 16.800 — Diamètre des roues motr ices . 1.350 —

—. — •— porteuses 960 — R a p p o r t de transmission des engrenages. 5.866 — Vitesse de marche normale 50 K m / h

—• — maximum 75 —

« . , . - r i-f\ j r /ï i u n i h o r a i r e . . . 4 .500 ch. P u i s s a n c e a l a j a n t e a o O K m / h | c o n i i n u e _ ^ _

, , ( , , • , j u n i h o r a i r e . . . 24.300 K s . Eftorl de tract ion a la j an te | 2 Q m ) J

Effort de fraction à la j an te au démar rage . 34.000 — Poids de la partie mécanique 77.000 —

— • — électrique 64.000 — — en service 114.600 — — adhérent 114.600 —

Fig. 24.— Vue générale de la locomotive type IAAA-AAAI de la ligne du Lotschberg Photo Sécheron

1%. 25.— Train remorqué par la locomotive AA + AA N a 82, sur la ligne du chemin de fer de la Bernina. Photo Sécheron

42 LA HOUILLE BLANCHE

La caisse de la locomotive repose sur deux bogies qui se compo­sent chacune d'un essieu porteur bissel et de trois essieux mo­teurs . Chaque essieu moteur est a t t aqué par un moteur jumelé ; l 'arbre creux tourne dans des paliers venus de fonte avec la carcasse du moteur et entraîne les roues motrices par l ' inter­médiaire de la commande élastique à ressorts, système S E C H F R O N , sys tème de commande individuelle qui a été appl iqué pour la

U n suppor t à rouleaux, placé entre le bissel e t l'essieu mo­teur extérieur, contribue à la répar t i t ion correcte du poids sur les roues.

La locomotive est munie du frein au tomat ique et mode-rabîe W E S T Ï N G H O U S E , ainsi que des freins à main actionnés par manivelle et agissant sur les roues du bogie voisin de la cabine d'où la manœvre est effectuée.

Fig. 26,— Elévation et plan de la locomotive IAAA-AAAI

première fois à ce type de locomotive. Son avantage principal entre tous est d'utiliser au mieux l'espace disponible à l ' inté­rieur des roues motrices, ce qui permet d 'employer des ressorts beaucoup plus longs que dans les autres commandes sembla­bles et d 'être ainsi soumis à une contrainte plus faible. Il con­siste en trois paires de ressorts élémentaires, rendus solidaires deux à deux de l 'arbre creux par une a t t ache commune ; les six extrémités opposées sont au contraire fixées à la roue mo-

La locomotive est munie aussi du freinage électrique rhéos-ta t ique .

PARTIE ELECTRIQUE

Le courant de ligne à 15 000 v. et 16 2/3 période est capté par deux pantographes (ces derniers sont caractérisés par leur grande stabili té latérale et par l 'emploi de deux ressorts à traction seulement), (fig. 28) passe par deux sectionncurs, inter-

Fig. 27,— Caisse de la locomotive type IAAA-AAAI soulevée au-dessus des trucs moteurs P h [ j t 0 S é c h e r o n

trice. Nous verrons par la suite que l 'avantage précité sera sur tout appréciable dans les locomotives faisant le service sur les lignes de montagne à courbures de très faible rayon et sur les lignes à voies étroites,

La caisse repose sur les bogies par l ' intermédiaire de deux pivots à crapaudine, qui se trouvent placés entre les essieux moteurs extérieurs des boggies (fig. 27).

calés entre chaque pantographe et l ' in ter rupteur principal» (ce qui permet d'isoler une des deux prises de courant) , traverse ensuite l ' interrupteur principal à commande électro-pneu­mat ique pour about i r au t ransformateur connecté en auto­t ransformateur , muni à la la basse tension de douze prise* pour l 'a l imentat ion des moteurs et des services auxiliaires.

Commande des Moteurs. — Ce qui, à not re avis, caraco

LA H O U I L L E BLANCHE 43

nse le mieux ce type de locomotive, c'est la commande des moteurs. Le principe de la commande des six moteurs jumelés

esl entièrement nouveau. 11 a eu un succès réel et a donné des

L - - . —- • — — — — ~ & •• Photo Sicheren

Fig. 28.— Prise de courant à pantographe

résultais très satisfaisants. Mais, comme nous avons pu le cons­tater, il n'a pas consti tué un précédent m a r q u a n t dans la cons­truction des umlés puissantes qui ont suivies.

Étant donné l'effort de traction considérable nécessaire et la variation de celui-ci dans de grandes limités vu les di­verses conditions de marche auxquelles la locomotive est as­treinte, il a fallu adopter une graduat ion aussi fine que pos­sible de la tension aux bornes des moteurs. On a été ainsi conduit à prévoir 24 positions de démarrage et de marche.

La prévision des sérieuses difficultés que la commande élcctro-.pneumallque, qui pour i an t a fait ses preuves, présentai t avec

un nombre prohibitif de circuits auxiliaires de commande et de verrouillage, a fait pencher la décision des constructeurs vers la nouvelle commande mécano-pneumatique, système Meyfarik, qui, en conservant les valves pneumatiques, continue à bénéficier des avantages de la commande électro-pneumalique. Elle assure, en outre, les avantages de la commande purement mécanique en éliminant l 'action des valves pneumat iques par le moyen d'électro-aimants, pour l'effectuer mécanique­ment à la main. (fig. 29)

Les 24 contacteurs qui const i tuent la bat ter ie de commande ont chacun leur cylindre à air comprimé et la valve pneumat i ­que correspondante.

Le système de commande est unique pour tou t l 'ensemble et est constitué par un arbre à cames qu i ,par sa rotat ion, pro­voque l 'ouverture et la fermeture des valves. Un verrouillage mécanique protège chaque contacteur contre l 'enclenchement intempestif de tous les autres et s'oppose à ce que les bobines de réactance soient branchées sous une tension exagérée. On about i t à ce résultat au moyen d 'un système très simple : cha­que came est munie d 'un doigt d 'ar rê t qui, en b u t a n t contre un levier de verrouillage, immobilise l 'arbre à came t a n t que le contacteur à déclencher n 'est pas arrivé dans la position ouverte.

La simplicité du système ne lui enlève aucune des propriétés nécessaires au bon fonctionnement, mais fort probablement de ce fait même, ne fait que les accroître. E n effet, la pression sur les contacts est énergique, les manœuvres d'enclenche­ment et de déclenchement sont rapides et leur durée est indé­pendante de la vitesse à laquelle le mécanicien act ionne le controller.

Le rappor t des engrenages coniques qui t r ansmet t en t le mouvement a été choisi de façon que le passage d 'une touche à la suivante corresponde a un quar t de tour du volant à main. Il est d'ailleurs pra t iquement impossible au mécanicien de s 'arrêter sur une position intermédiaire. Le couple exigé pour la commande est minime (fig. 30). Le problème de l ' in terrup-

Fig. 29.— Commande à main des contacteurs pneumatiques Photo Sécheron

44 LA HOUILLE BLANCHï

t ion instantanée du courant de tous les moteurs a été résolu d 'une façon très simple, bien qu 'à première vue, il semble assez ardu. E n effet, il suffit au mécanicien de pousser sur un bou­ton pour que l 'arbre à cames, qui étai t maintenu dans la posi­t ion lui rendant possible la commande des valves, soit déplacé de fa^on que toutes ces valves soient dégagées et tous les con-tacteurs déclenchés.

Ce nouveau système de commande ava i t déjà fait ses preuves car, en effet, avan t d'être définitivement adop té sur cette puis­sante unité, les Chemins de fer Fédéraux ava ient autorisé les

i 0 ! !

i I i

AJfàpferpntrteò ohne Ponfrtfervng ) 8 Hùpferantrìeb mit Pgnkt&rtfng

m. i0° 20° <5Ö* 40Q 50° 60° 70° 80° 9pù 10° 20° ¿0° 40° J0° 60° 70" S0° $0°

Ôchaftwmfre/amiïandnad in Grad !

Scha/tstofb 90 ^ ôcteftstvfk 90 —

âemessene /(fâffe om tfand-%md der mech pnem flupfeflstefft/ng %

Fig. 30.— Diagramme des forces de la commande à main Kraft in Kg am Handiad von 15 cm Radius : E f fo r t s en kgs au v o l a n t de 15 cm. de r a y o n . — Fahrstillung : P o s i t i o n de m a r c h e — Drehsinn : Sens de r o t a t i o n / — A. Bupferantrieb ohne Punktierung, JB. Hupferantrieb mit Punktierung : A) C o m m a n d e des c o n t a c t e r a s avec c r a n s d ' a r r ê t ; B) Com­m a n d e des c o n t a c t e r a s sans c r a n s d ' a r r ê t . — Schaltwinkcl am Handrad in Grad : A n g l e de d é p l a c e m e n t d u v o l a n t en d e g r é . — Schaltstufe 90 :

D é p l a c e m e n t p o u r 1 t o u c h e : 90°.

Ateliers de SECHERON d'en monter un exemplaire sur une de leurs locomotives, qui a ainsi fonctionné en service normal pendant deux ans, en donnant entière satisfaction.

Moteurs de Traction. — Ils sont du type série compensé à pôles auxiliaires shuntés. Chaque groupe, a t t a q u a n t un essieu moteur, est constitué par deux demi-moteurs hexapolaires qui sont connectés à demeure en série et t r ansmet t en t le couple à l 'arbre creux par deux'roues latérales à dentures obliques.

La puissance unihoraire est de 700 Ch. à la j an te des roues motrices et ce, à une vitesse de 50 Km/h . (fig. 31).

Les moteurs sont réversibles. S'ils reçoivent du courant alternatif d'excitation, cette propriété est utilisée pour le frei­nage rhéostat ique, dans cette locomotive, dont le poids to ­ta l peut être ainsi freiné. L'excitat ion est régléç par le jeu des mêmes confacteurs qu 'on emploie pour la marche normale. Le circuit de chaque groupe des deux moteurs jumelés comporte un relais à maximum de*courant, qui peut fonctionner aussi bien en marche que pendant le freinage.

Locomotive AA-AA N o 82 du chemin de fer de la Bernina

Nous avons signalé, au début de cette seconde partie de notre é tude l ' intérêt technique que présente l 'équipement de cette ligne. Pour qu 'on s'en rende mieux compte encore, nous rappellerons les conditions imposées par la Direction des Che­mins de fer de la Bernina, pour la soumission des projets de locomotives :

Écar tement de la voie 1 m, Pression par essieu 11 tonnes .

Vitesse max imum 50 Km/h, Na ture du courant conlinu

Tension à la ligne de contact 800 V. en moyenne

1.100 V. au maximum 550 Y. au minimum

Charge a remorquer sur rampe de 70° /o O a la tension moyen-ne de 800 V. et à la vitesse de 20 Km/h . , 47 tonnes.

On doit pouvoir faire parcourir avec cette charge et pen­dan t les fortes chaleurs d 'été, qua t re fois le trajet Poschiavo-Grùsu-Poschiavo (33 K m en r ampe de 70 % o avec arrêt de cinq minutes aux s tat ions terminus et une course Poschiavo-Proutresina-Poschiavo (75 K m , 6 en rampe de 70 °/„0, sauf 10 K m à 37 % o faire démarrer le train de cette composition cinq fois sur rampe de 70 % 0 et sur toutes les pentes.

Le poids total de la locomotive doit être freiné au moven du freinage rhéoslat iquc. Toutes ces conditions doivent être

1500 Antf

Fig. 31.— Courbes caractéristiques du moteur jumelé

Dauer Leistung : R é g i m e c o n t i n u . — Stunden Leistung . Régime % h o r a i r e . — Fahr stufe : P o s i t i o n d u c o m m n a t e u r . — KlemmenspaniB

pro Zwillingsmotor : T e n s i o n en c h a r g e p a r m o t e u r jumelé.

satisfaites sans que les limites d'échauffement admisessoieal dépassées.

Des conditions particulières qui précèdent : démarrage d'iil t ra in de 47 tonnes en r ampe de 70 % 0 sur courbe éventuel! de 45 m. de rayon, il en résulte qu ' au démarrage, la locom* tive doit développer un effort de t rac t ion à la j an te de 12.SJJ Kg . (correspondant à un coefficient d 'adhérence sur les rm de 0,29, qui est assez élevé et qui ne se vérifiera pas toujouB sans sablage, croyons-nous. C'est donc une limite qu'il c<№ vient, pour plus de sécurité, de majorer).

La locomotive doit ê t re munie de chasse-neige fixes № robustes à l ' avant et à l 'arrière, ainsi que des freins suivant

1°) Frein à vide, système Hardy , comprenant un d isp^ spécial pour le freinage de la locomotive ;

LA HOUILLE BLANCHE 45

2°) Frein mécanique à la main, agissant sur chaque boggie indépendamment ;

30) Frein rhéosla l ique pour le freinage en service normal ;

t[o) Frein élcclro-magnétique sur rails, prévu comme frein de secours.

Les conditions sont dures et les efforts à développer considé­rables, certainement t rop souvent voisins des limites d 'adhé­rence admissibles, ce qui doit faire prévoir de fréquentes pos­sibilités de pat inage, inconvénient de la plus hau te importance, qui, & première vue, semble ne pouvoir être l imité que par l'emploi de bielles entre les essieux de chaque boggie-

La commande individuelle, avec le montage habi tuel , des moteurs de traction en série, exigé aux faibles vitesses et pour des couples élevés, ferait prévoir l 'éventual i té d 'une répar t i ­tion trop inégale de la charge pour chaque groupe moteur, ce qui les exposerait trop aisément au danger de pat inage. D'autre part , le faible diamètre des roues motrices rendai t dif-

les qualités requises par le service auquel elle fut destinée. Nous rappelons ci-après ses principales caractéristiques /(fig. 32)

Longueur entre tampons 14.400 m m . E m p a t t e m e n t to ta l 10.000 — E m p a t t e m e n t des boggies 2 .200 — H a u t e u r maximum 3.740 — Largeur maximum 2.500 — Diamètre des roues motrices 975 — R a p p o r t de transmission des engrenages 1/7 •— Poids de la part ie mécanique 26.120 Kg . Poids de l 'équipement électrique 17.280 •— Poids en service (poids adhérent) 44 .000 -— Puissance unihoraire tota le à la j an t e à la

tension de 800 V. et à la vitesse de 16 K m / h 600 Ch. Puissance totale continue à la jan te à la

tension de 800 V. et à la vitesse de 20 K m / h 500 — Effort de tract ion max imum à la j an te au

démarrage 12.800 Kg.

icile l'application de la commande individuelle. Ces considé­rions justifient le grand nombre de projets soumis, p révoyant K transmission du couple par bielles.

Toutefois, les Ateliers de SECHERON présentèrent un projet l'une locomotive, type AA - AA à commande individuelle : fer système se prê ta i t par t icul ièrement bien à l 'emploi de roues motrices de faible diamètre . Ce système élastique entraîne № autre avantage t rès appréciable, c'est celui de l 'améliora­i s des conditions d 'adhérence, qui fut t o u t d 'abord consta-fe d'une façon empirique au cours d 'observations faites en Wfrvice avec divers types de locomotives. Ces observations font confirmées par les conclusions théoriques positives aux­i l ies aboutissent les é tudes très détaillées de S I . H A N S L E N K ,

î n § - , qui montra d 'une façon très claire, que l 'accouple­n t élastique a pour effet d 'augmenter le temps pendant %el la roue a la possibilité lors d 'un d'un commencement •ft Patinage, de reprendre le contact avec le rail , grâce aux ^«vemenls oscillatoires dus à la présence de l 'accouplement.

o u r obvier à l ' inconvénient provenant du montage électrique s e U e c l ( i S rnoteurs, les constructeurs ont choisi une solution

k faisante et très acceptable en app l iquan t aux quatre mo~ ^ e traction, le couplage en parallèle sur la tension de

l8ne, déjà pour la vitesse de 5 Km/h . 4 l ocomoLivc n° 82, type AA - AA présente bien toutes

PARTIE MÉCANIQUE

Le pont et la caisse de la locomotive reposent sur deux bo­gies ; chaque bogie comporte deux moteurs jumelés a t t a q u a n t chacun un essieu moteur . D 'au t re par t , chaque bogie est pourvu d 'un chasse-neige fixe de construction robuste don t la part ie inférieure peut être abaissée à une distance de 40 m m . des rails, pour le déblaiement de la voie. Des ailes en tôle, mo­biles au tour des charnières et dont l 'inclinaison est réglable de l ' intérieur de la cabine, o n t p o u r bu t d 'augmenter de 2 .500 mm. à 3.200 mm. la largeur du chemin ouvert dans la neige.

Les pivots, au tour desquels se meuvent les boggies, sont placés sur un prolongement prévu à l 'extrémité du bogie opposé au chasse-neige, ce qui permet de grands déplacements relatifs de la caisse par rappor t aux bogies, dans les courbes de très peti ts rayons. La répart i t ion de la charge sur les roues et la stabilité de la caisse de la locomotive dans le sens latéral sont obtenues au moyen d 'appuis à ressorts, fixés à l 'extérieur des longerons des bogies, de par t et d ' au t re d 'un axe t r ans ­versal passant par les pivots.

Les deux grands réservoirs affectés au freinage par le frein à vide, système Hardy , sont fixés sous le pont , tandis que les autres organes et les conduites sont placées à l ' intérieur de la caisse, pour les soustraire au gel. Les suppor ts de guidage des

Fig. 32 — Vue générale de la locomotive type AA-AA № 82 Photo Sécheron

46 LA HOUILLE BLANCHE

pat ins des freins électro-magnétiques sont fixés directement aux paliers des essieux ; ils ne sont donc pas soumis aux varia­tions de hauteur, due au jeu des ressorts de suspension, comme ce serait le cas si ces supports étaient fixés aux longerons des boggies. Ce frein de secours permet de freiner rapidement le train en pente de 70 % 0 .

EQUIPEMENT ELECTRIQUE

L'é tude des couplages des moteurs entre eux e t le calcul des résistances de démarrage ont fait l 'objet de soins minu­t ieux en vue d 'obtenir une accélération du train aussi régu­lière que possible. Pour éviter les chocs auxquels le t r am pour­rai t être sujet lors du changement de couplage des moteurs,

Les moteurs de traction sont du type jumelé, à ventilation forcée, et se composent chacun de deux moteurs série à 4 pô]es

auxiliaires, logés dans une carcasse commune absolument fermée.

La régulation des moteurs s 'exécute au moyen d'une com­mande mécano-pneumatique, système S E C H E R O N , qui a été décrite plus hau t . La ba t te r ie des contacteurs est constituée par douze éléments qui sont tous pourvus de bobines de souf­flage magnét ique pour l ' in terrupt ion des arcs de rupture du courant .

L' inverseur de marche des qua t re moteurs jumelés est cons­t i tué pa r qua t re t ambours doubles, actionnés électro-pneumati-quement par un seul dispositif de commande comprenant

Services auxiliaires

k i r

w w w Rs Rç

< r >

HÎVWS

G,

1

FR

EIN

AG

E

|

r

1

FR

EIN

AG

E

| 1

F

RE

INA

GE

|

§

1

FR

EIN

AG

E

|

Q

1

FR

EIN

AG

E

|

7

1

FR

EIN

AG

E

|

6

1

FR

EIN

AG

E

|

s '«

1

FR

EIN

AG

E

|

4

1

FR

EIN

AG

E

| 1

F

RE

INA

GE

|

2

1

FR

EIN

AG

E

|

1 1

FR

EIN

AG

E

|

a Poi,

1 S

ÉR

IE

1

1 S

ÉR

IE

1

s

1 S

ÉR

IE

1

4

1 S

ÉR

IE

1

1 S

ÉR

IE

1

1 S

ÉR

IE

1

10 «1

1 S

ÉR

IE

1

1 S

ÉR

IE

1

12 •î! Tronstr "t <£.

PA

RA

LL

ÈL

El

»3

PA

RA

LL

ÈL

El

14 '> vl

PA

RA

LL

ÈL

El

IS •e

PA

RA

LL

ÈL

El

16 H-

PA

RA

LL

ÈL

El

17 =>- * 1

PA

RA

LL

ÈL

El

19

PA

RA

LL

ÈL

El

19 k 53s ,v PA

RA

LL

ÈL

El

21 1 t.. V >

Ü CL.

§ 1 CRA

NS 1

N p E B s 12 5 4 5 6 7 b c Ü CL.

§ 1 CRA

NS 1

COMTACTEUR ShuNTtim

0/MW£ D1 ENCLENCHEMENT

DES CONTACTEURS

jSJjM̂ HvHjy) (jy) tj) (j) R , T R Q

Fig 33.— Schéma simplifié des circuits du courant principal

Gt =r P r e m i e r c o u p l a g e : les i n d u i t s I - I I , I I I - I V , V - V I , V I I - V I I I d e c h a q u e m o t e u r j u m e l é s o n t c o u p l é s en sér ie , les m o t e u r s j u m e l é s de cha­q u e bog i e s o n t g r o u p é s en p a r a l l è l e les d e u x bog ies s o n t c o u p l é s é l e c t r i q u e m e n t en p a r a l l è l e .

G 2 = D e u x i è m e c o u p l a g e : t o u s les i n d u i t s d ' u n bog i e s o n t c o u p l é s e n p a r r a l l è l e ; les d e u x bog ies s o n t c o u p l é s é l e c t r i q u e m e n t en parallèle, Go a = F r e i n a g e sur r é s i s t a n c e s : les i n d u c t e u r s d e c h a q u e m o t e u r j u m e l é s o n t c o u p l é s en sér ie e t l e u r s i n d u i t s s o n t c o n n e c t é s en parallèle

les m o t e u r s j u m e l é s de c h a q u e bog i e s o n t c o u p l é s en p a r a l l è l e les c o n n e x i o n s e n t r e i n d u i t s e t i n d u c t e u r s d e d e u x bog ies s o n t c r o i s é e s . L t L 2 = C o n t a c t e u r s d e l ' i n t e r r u p t e u r p r i n c i p a l — N , P , B , S, E = c o n t a c t e u r s d e m a r c h e — 1 à 7 = C o n t a c t e u r s d e f r e i n a g e — a, b, c, 0=*

s h u n t e u r . — R 4 à R 8 = R é s i s t a n c e d e d é m a r r a g e e t d e f r e i n a g e . — \ V 1 W 2 = R é s i s t a n c e s - s h u n t s . — I - I I , I Ï M V , V - V I , V I I - V I I I = Moteurs № t r a c t i o n ( m o t e u r s j u m e l é s ) . — D = B o b i n e d e r é a c t a n c e . —• U = p a r a f o u d r e . — T = S e c t i o n n e u r d e p r i s e d e c o u r a n t . — S t = P r i s e cle courant-

on effectue celui-ci au moyen du système de connexion des circuits des moteurs di t u t ransmission par pont >; (fig. 33).

Au démarrage, les deux induits de chaque moteur se sont couplés en série, tandis que les quat re moteurs jumelés sont branchés en parallèle sur le courant principal. On a donc le couplage série parallèle. À une certaine vitesse, on change le couplage pour permettre d 'at teindre des vitesse plus élevées ; à ce moment, on passe au couplage parallèle, dans lequel tous les induits sont connectés en parallèle. Ces deux montages donnent deux vitesses économiques qui peuvent être multi­pliées par quat re en agissant sur les moteurs au moyen de shunts p a r affaiblissement du flux de ceux-ci (fig. 34).

qua t re cylindres, dans lesquels est admis l 'air comprimé, dis­tribué par trois électro-valves.

Les shunts sont actionnés par un dispositif cle commande à distance qui prévoit quat re positions, ce qui donne, comme nous l 'avons vu, les huit régimes de marche économique.

Pour le freinage rhéostat ique, les inducteurs de chaque teur jumelé sont connectés en série, tandis que les induits sort connectés en parallèle, (fig. 33 schéma G 3).

Les deux moteurs jumelés de chaque boggie sont donc cotf nectés en parallèle.

Pour obtenir une répart i t ion égale du freinage, les connexe

LA HOUILLE BLANCHE 47

entre induits et inducteurs des moteurs des deux boggies sont croisées. Le montage adopté pour les connexions de freinage assure une excitat ion très uniforme et permet, en outre, un freinage de secours au tomat ique , en cas de recul du t rain en

12000.

10O0O

8000.

6000.

4000.

2000,

i

i! - »I ïl

, U

l< i

i! - »I ïl

, U

* fe

i

i! - »I ïl

, U

V i

i! - »I ïl

, U 7/ 1 \J // Y /

S 1 1 1 CA S

r

S 1 1 1 CA S

S 1 1 1 CA S

S 1 1 1 CA S

N

t o

i r W I I

t

î i I

i I

I i

/0 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 J

Fig. 34.— Courbe des efforts de traction en fonction de la vitesse de la locomotive

rampe quel que soit le cran sur lequel se t rouve le contrôleur de commande des moteurs .

Le freinage électro-magnétique à' pat ins sur rails comprend huit électro-aimants exerçant une pression tota le sur la voie de 27.200 Kg .

Locomotives à commande individuelle élastique des essieux - Type B 0 - B 0

Un type de locomotives, réellement en faveur pour l'élec-triîication des réseaux secondaires, est bien celui-ci, qui se distingue des aut res sur tout par le choix de moteurs complè­tement suspendus et par l 'emploi du système de transmission du couple par arbre creux et accouplement à ressorts. Les ateliers de Secheron qui ont déjà livré un nombre impor tan t de ces unités, ont acquis une expérience remarquable de ce type, qu'ils s ' a t tachent à perfectionner du reste encore, depuis 1927, da te à laquelle ils ont fourni une locomotive type pour les Chemins de fer fédéraux autrichiens. Ceux-ci aimant avoir eu satisfaction complète, Tout adoptée défi-totivenicnl pour leurs réseaux. Les résul tats concluants obtenus avec ce type d 'uni té en service décidèrent le Chemin de Fer à voie étroite de St-Georges-de-Commiers à La Mure et de La Mure à Gap, en France, à commander des motrices de ce

type pour leur ligne à courant continu à 2.400 V.

Une des dernières séries du même type mise en exploitation

est celle des chemins de fer Bodensee-Toggenburg (fig. 35). livrée en 1932 et 1933. Les conditions imposées par ce réseau peuvent se résumer comme il suit : Composition normale des t rains de 312 tonnes avec r ampe max imum de 18,5 % 0 ? c e qui exige un effort de t ract ion de 7.300 kg. La vitesse max imum normale en service doit être de 75 km/h. exceptionnellement 80 Km/h .

E t a n t donné le nombre impor tan t d 'arrêts en cours de route, pour satisfaire aux exigences des horaires, une accélération de 0,32 m/sec. doit être prévue, ce qui exige un effort de dé­marrage de 12.900 Kg . Cet effort de démarrage correspond

bSCHCnON 2Ö83

Fig. 35.— Locomotive B 0 B 0 du chemin de fer Bodensee-Toggenburg

Photo SéGheron

lui-même à des pointes d'effort de 16.000 Kg. , condition utile pour a t te indre l 'accélération voulue au cas où la composition du t ra in serait de 462 tonnes.

Dans l 'établissement d 'un projet répondant aux conditions ci-dessus, et sur tout à celles signalées plus hau t : économie m a x i m u m sur le prix de revient et d 'entretien, un point semblait devoir prêter le flanc aux critiques, nous voulons parler du système de transmission du couple, et par conséquent, de la suspension des moteurs.

E n dépit de l'économie qui résulterait de l 'emploi de la sus­pension des moteurs, types t ramway, é tan t donné la puissance re la t ivement peu élevée mise en jeu, on s'est toutefois arrêté au système Sécheron des moteurs ent ièrement suspendus, avec dispositif spécial de transmission ménageant à 1 l'essieu un certain jeu par rappor t au moteur .

Le point de vue économie est assez bien sauvegardé avec ce système qui, d 'aut re par t , entraîne par son application tous les avantages que nous avons eu l'occasion de signaler pour les types précédents.

PARTIE MÉCANIQUE

La caisse repose sur deux boggies, dont les deux essieux sont moteurs , au moyen d 'un groupe de ressorts elliptiques à lames. Pour assurer l 'amort issement dans les mouvements de lacet du bogie, des appuis la té raux à ressorts suppor ten t une part ie du poids de la caisse. Aux extrémités des deux bogies sont montés des cylindres à air comprimé avec pistons, qui permet ten t de compenser en part ie l'effet de décharge produi t par l'effort de t ract ion sur l'essieu a v a n t de chaque bogie. La suspension des bogies sur les essieux s'effectue pa r des ressorts à lames reposant sur les boîtes d'essieux.

Les' caractéristiques principales sont les suivantes : Système d 'al imçntat ion : Courant monophasé 15.000 V,

16 2/3 période.

48 LA HOUILLE BLANCHE

Écar t ement d e l à voie normal Longueur entre tampons 12.000 mm. Distance entre pivots des bogies 5.840 — E m p a t t e m e n t des bogies 2 .900 •— Diamètre des roues motrices 1.040 —

1 Rappor t de réduction des engrenages ~T~o~*

Poids de la partie mécanique 33 .000 Kg. Poids de l 'équipement électrique 29.000 — Poids total 62 .000 — Puissance à la j an te à 55 Km/h . en régime

uni-horaire 1.600 Ch.

Chaque pantographe peut , comme d'ordinaire, être isolé au moyen d 'un sectionneur correspondant . Un interrupteur de mise à la terre permet d'isoler l ' in terrupteur principal qui est protégé par un relais de courant max imum. Le transfor­ma teur à gradins comporte 11 prises au secondaire qui permet­tent , au moyen du contacleur de graduat ion, de capter une tension variable de 0 à 780 volts pour les moteurs de traction, Ceux-ci sont branchés, comme d'ordinaire, sur les transfor-ma Leurs par l ' intermédiaire de trois bobines de réactance. (fig. 36),

Les moteurs sont connectés à demeure deux à deux en série afin de diminuer le courant dans les appareils et dans le secon­daire du t ransformateur . Pour éviter les risques de surtension

15 OOO S/git 16V3~

¥\g. 36.— Schéma de connexions du circuit principal des locomotives B 0 B 0 du chemin de fer Bodensee-Toggenburg

1. P a n t o g r a p h e s . — 2 . S e c t i o n n e u r s de p a n l o g r a p h e s . — 4 . S e c t i o n n e u r s d e m i s e à l a t e r r e — 5. I n t e r r u p t e u r p r i n c i p a l . — 5 a. Transforma-l e u r d ' i n t e n s i t é — 6. I n t r o d u c t i o n d e c o u r a n t . — 7. T r a n s f o r m a t e u r à g r a d i n s . — 8. T r a n s f o r m a t e u r d ' i n t e n s i t é . ----- 1 3 . C o n t a c t e u r s d e g r a d u a t i o n . -1 8 . T r a n s f o r m a t e u r d ' i n t e n s i t é . — 19 . I n v e r s e u r . — 2 0 . M o t e u r d e t r a c t i o n . — 2 1 . S h u n t d e c o m m u t a t i o n d e s m o t e u r s d e t r a c t i o n . — 2 9 . Contac­tent- d e s é p a r a t i o n . — 3 2 . C o n t a c t e u r d e c h a u f f a g e . — 3 3 . T r a n s f o r m a t e u r d ' i n t e n s i t é . — 3 5 . A c c o u p l e m e n t s d e c h a u J f a g c — 36 . P r i s e p o u r les circuits

a u x i l i a i r e s .

La locomotive est munie du frein Westinghouse automat i ­que et modérable, agissant sur les hu i t roues, au moyen d'un seul sabot par roue.

ÉQUIPEMENT ELECTRIQUE

Aucune part iculari té saillante à signaler < dans ce type qui ne l 'ai t été dans ce ce qui précède.

et d 'emballement qui pourraient se produire en cas de paît nage, du fait cle ce mode de couplage, chaque groupe de mo­teurs est muni d 'un dispositif de sécurité qui fait fonctionner un avertisseur, puis, quelques secondes après, déclenche Tinter-rup t eu r principal, lorsque la tension n 'est plus répartie égale­m e n t entre les moteurs .

Les moteurs employés ont les cractérist iques suivantes : (fig. 37).

LA HOUILLE BLANCHE 49

En terminant cette pet i te é tude documentaire, nous man­querions à notre devoir si nous n 'exprimions ici tou te notre gratitude à not re cher Maître, le Professeur Louis BARBILLION, qui a bien voulu faciliter nos voyages d 'études et par ses précieux conseils a rendu ceux-ci pour nous part iculièrement profitables.

Nous adressons aussi l 'expression de nos vifs remerciements à la direction Technique des Chemins de fer Fédéraux, qui a bien voulu nous autoriser à prendre contact avec leur matériel ou exploitation ainsi qu ' aux Sociétés de Constructions qui ont bien voulu faciliter la publication de cet te é tude en m e t t a n t à notre disposition leurs clichés ainsi que de fort précieux compléments de documenta t ion .

kg km/fi

4000

3500

3000

2500

2000

*50O

*000

500

200 400 600 600 1000 1200 1400 1600 AMP

Fig. 37,— Courbes caractéristiques des moteurs Z — Effor t de t r a c t i o n à la j a n t e s u r k g . — V Vi tesse d u véh i cu l e en km ./h. — ïî = R e n d e m e n t d u m o t e u r e t des e n g r e n a g e s . — P . c o u r a n t en r é g i m e c o n t i n u . — P 2 = C o u r a n t en r ég ime u n i h o r a i r e . — Les c o u r b e s V t i e n n e n t c o m p t e de là c h u t e de t ens ion d a n s le t r a n s f o r m a t e u r e t d a n s les b o b i n e s d e p a s s a g e — L a c o u r b e V 302 d o n n e la v i t e s se en km.h p o u r

u n e t e n s i o n c o n s t a n t e de 302 v o l t s a u x bo rnes de c h a q u e m o t e u r .

DOCUMENTATION

Les turbo-alternateurs de grande puissance à 3 . 0 0 0 tours

Il n 'y a guère longtemps, on considérait tes turbo-alter-nateurs de 20.000 KYA à 3.000 tours comme une puissance limite pour de telles vitesses.

La Revue Jeumont de Juillet-Septembre 1933 et la Revue Sciences № 3, 1933 donnent toutes deux la description de turbo­alternateurs d 'une puissance respective de 72.000 et de 80,000 KYA installés le premier à la Centrale de St-Denis de la Société d'Elec­tricité de Paris, le deuxième à la Compagnie Belge ïnterescaut.

Ces deux revues donnent les détails de construction de ces machines qui ont soulevé des {problèmes mécaniques et élec­triques qui n 'ont pu être résolus que par l'emploi de matériaux appropriés de qualité exceptionnelle.

L'équilibrage, la résistance des bobinages, la ventilation ont fait l 'objet d'études spéciales, quoique traitées un peu diffé­remment par les deux constructeurs.

^electrification des réseaux de chemins de fer d'intérêt général

L'idée directrice qui a conduit au plan d'electrification des chemins de 1er en 1920 étai t de subvenir à l'insuffisance de pro­duction des mines françaises, en utilisant l'énergie hydraulique.

L'électrification des chemins de fer a entraîné la construction d'usines hydrauliques et de réseaux de t ransport et de distri­bution, dont la présence a facilité la construction de nouvelles usines.

Le problème de l'électrification des chemins se fer consiste uniquement pour eux à savoir si l 'opération sera rémunératrice. 11 s'agit donc d'établir un bilan entre la traction à vapeur et la traction électrique.

A l'heure actuelle on peut sur le réseau du Midi compter une moyenne de consommation de 22 kg de charbon par kilomètre de train. Il faut tenir un compte exact de la valeur du charbon, car sur les lignes à grand trafic, des variations en apparence minimes rïu prix du charbon peuvent avoir une grosse influence sur le bilan.

Les réseaux ferroviaires peuvent produire eux-mêmes leur courant électrique, ou l 'acheter à un secteur. Dans ce dernier cas, ils évitent [des immobilisations de capitaux et permettent souvent aux sociétés de production d'améliorer leur rendement e l leur facteur d'utilisation.

On peut compter un tarif de 0 fr. 12 par kilowatt-heure haute tension. Pour comparer exactement la tract ion électrique et la «•action à vapeur, il faut tenir compte de l'augmentation de vitesse

et de tonnage qu 'apporte l'électrification et comparer des t rains identiques comme tonnage et vitesse.

Les frais de nettoyage et de graissage ne sont en traction élec­t r ique que 55 à 60 % de ceux de la traction à vapeur. Il en est de même pour les réparations et l 'entretien.

L'économie sur le personnel est de 25 à 30 %. La tendance se généralise de n'avoir qu 'un seul conducteur sur les locomotives électriques en les munissant du dispositif dit « d 'homme mort ».

L'effectif des locomotives des parcs peut être réduit à 40 % de celui des locomotives à vapeur.

Les charges de capital représentent une grosse par t du bilan (57 % des charges annuelles). Aussi doit-on bien choisir le moment de contracter les emprunts. De nombreux frais doivent encore figurer au bilan : modification du chauffage des trains, éclairage des voies, modification des [gares, déplacement des lignes de télécommunication, etc.

Pour les lignes situées loin des usines hydroélectriques, il peut être intéressant d'avoir recours à des stations comportant des moteurs Diesel accouplés à des génératrices à courant continu.

On tend de plus en plus à installer des sous-stations automa­tiques qui n 'ont besoin que d'un seul surveillant pour toute la journée et où toute fausse manœuvre est évitée. Les redresseurs à vapeur de mercure ayant un très bon rendement, un faible encombrement et pas de parties tournantes se prêtent parfai-

Régime unipolaire continu

Puissance à la j a n t e . 400 Ch. 300 Ch.

Effort de traction 1.965 Kg. 1765 Kg.

Vitesse, 1.175 t /min. 1.175 t/m.

Intensité 1.110 a m p . 1.035 amp .

Tension a u x bornes 314 V. 302 V.