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Cheminot Transport

La locomotive 220 des chemins de fer de l'Est.

Image d’illustration : Le Génie Civil 30 Janvier 1892 site Gallica.bnf.fr/BnF

Sources : Le Génie Civil 30 Janvier 1892 site Gallica.bnf.fr/BnF , Etude de la locomotive par Deharme et Pulin site Gallica.bnf.fr/BnF ; La Nature 1891 décembre n°966   Conservatoire numérique des Arts et Métiers - https: //cnum.cnam.fr, La Nature 1893  Conservatoire numérique des Arts et Métiers https: //cnum.cnam.fr,  La Nature 1890  Conservatoire numérique des Arts et Métiers https: //cnum.cnam.fr, Manuel du mécanicien du chemin de fer Conservatoire numérique des Arts et Métiers - https: //cnum.cnam.fr

 

Les locomotives à vapeur 220 n° 801 à 812

 

Le Génie Civil 30 Janvier 1892 site Gallica.bnf.fr/BnF

A la fin du 19ième siècle et au début du 20ième, la position géographique du réseau de l’Est l’amenait à devoir mettre en marche un nombre important de trains rapides pour faire face aux courants de trafic en provenance de Paris ou de l’Angleterre via Laon et à destinations de la Suisse, de l’Italie ou de l’Autriche. Afin d’assurer un service à la hauteur des  exigences de ce trafic international, la compagnie de l’Est avait dû proposer des marches fiables et rapides (100 à 110 km/h) pour assurer des correspondances de qualité sur les parcours qui relevaient de sa compétence. La charge de ces trains augmentant d’années en années, le recours à la double traction (locomotives Crampton)  était devenu la règle pour remorquer des rames de 18 ou 20 voitures sur les tronçons à profil difficile.

Il était donc impératif de mettre en service une nouvelle machine puissante et rapide  pour s’affranchir de cette contrainte et des coûts qu’elle engendrait.

Le cahier des charges faisait obligation de concevoir une machine capable de remorquer, à une moyenne de 75 km/h, des trains de 220 tonnes sur le parcours de Paris à Belfort comportant de fréquentes rampes de 6mm/mètre et armé par rails « Vignolle » à 30 kilos/mètre.

Caractéristiques Générales

Le diagramme ci-après reprend les dimensions principales de l’engin.

Le Génie Civil 30 Janvier 1892 site Gallica.bnf.fr/BnF

Pour une longueur de 10,40 mètres, la locomotive avait une masse de 49,9 tonnes à vide et 55,8 tonnes en charge. La répartition du poids par essieu était de 23 tonnes sur le bogie de tête et de 16,4 tonnes par roue motrice. Celles-ci, à fusées intérieures, avaient un diamètre de 209cm alors que les roues du bogie de tête, à fusées extérieures, ne mesuraient que 106cm.

Le système de frein était du type Westinghouse à air comprimé agissant sur les deux paires de roues motrices avec un poids frein égal au ¾ du poids adhérent.

Le tender avait une capacité suffisante pour permettre le parcours le plus long susceptible d’être effectué par cette machine à savoir Châlons Nancy soit 181 km. A cet effet, la capacité en eau avait été fixée à 20m3 et le volume de charbon transportée correspondait à 6m3 soit 5 tonnes. D’une masse de 18 tonnes à vide et de 43 tonnes en pleine charge, le poids était réparti sur 3 essieux. Chaque paire de roues était freinée par 4 sabots actionnés par une timonerie dont la commande était effectuée par un cylindre à air comprimé. Le poids frein correspondait au 2/3 de la masse en charge du tender.

  Caractéristiques techniques.

Le système compound, que l’on trouvait déjà sur des locomotives depuis une dizaine d’années, n’avait pas été retenu en raison des risques plus importants de pannes que cette technologie, encore insuffisamment maîtrisée, pouvait faire courir. Comme nous l’avons vu précédemment, la fiabilité de la marche de trains internationaux devait d’être sans faille.

L’idée de l’ingénieur Flaman, l’inventeur éponyme du célèbre appareil indicateur/enregistreur, consistait à augmenter la capacité de la chaudière pour une production plus grande de vapeur. Pour cela, il eut recours à une chaudière à double corps dont le principe consistait en la superposition de deux corps cylindriques reliés par trois communications. Le corps cylindrique inférieur était rempli de tubes alors que le supérieur, de plus petit diamètre, pouvait être rempli d’eau jusqu’à son axe. Avant de passer à une application à grande échelle, ce procédé avait été testé sur la Crampton n°604 qui avait été adaptée en conséquence.

La Nature 1890  Conservatoire numérique des Arts et Métiers https: //cnum.cnam.fr

 Après transformation les nouvelles caractéristiques de la Crampton étaient les suivantes par rapport à la locomotive d'origine.

La Nature 1890  Conservatoire numérique des Arts et Métiers https: //cnum.cnam.fr,

Avec ces nouvelles caractéristiques la  puissance de la chaudière était accrue de 45% et sa capacité de fonctionnement, sans alimentation supplémentaire de la chaudière, augmentée de 128%.

Soumise à différents essais entre Châlons-sur-Marne et Château-Thierry dès décembre 1889, la locomotive Crampton modifiée avait pu remorquer un train de 200 tonnes à une vitesse moyenne de 75km/h en ne consommant que 87 litres d’eau par kilomètre pour 12 kilos de charbon/km. En 1890, lors de nouveaux essais, la Crampton 604 atteignait 144 km/h en configuration HLP et 98 km/h en remorquant un train de 160 tonnes.

Une fois cette nouvelle technique validée par la machine d’essai, le concept de la chaudière à double corps avait été transposé sur les nouvelles locomotives 220 de la série 801 à 812 dites « machines chameaux » construites dans les ateliers d’Epernay. En voici une vue en coupe.

La Nature 1891 décembre n°966   Conservatoire numérique des Arts et Métiers - https: //cnum.cnam.fr

Avec ses 383 tubes de 40mm de section, la surface tubulaire de chauffe s’établissait à 164m2, la surface totale étant de 180m2. Les cylindres avaient un diamètre de 0,5m et une course de 0,660m. L’effort de traction théorique s’élevait à 9473kg.

 Enfin, notons que la grille de chauffe avait une surface de 2,45m2 et le timbre était fixé à 12 kilos.

Essais réalisés.

C’est la 220 n°802 qui avait été soumise à toute une série de tests sur une distance de plus e 10 000 kilomètres au cours du printemps 1892 entre Paris et Châlons.

Trois types de marche avaient été retenus. Ils correspondaient aux catégories de trains susceptibles d’être remorqués par ces engins à savoir des rames de 10, 13 et 20 voitures. Les résultats avaient été synthétisés sur le tableau suivant.

La Nature 1891 décembre n°966   Conservatoire numérique des Arts et Métiers - https: //cnum.cnam.fr

La puissance moyenne maximum avait été mesurée à 1053ch sur toute la longueur du trajet de 145km ce qui, à l’époque, représentait un exploit. Outre les essais effectués sur des trains à voyageurs, la 220 avait pu remorquer un train de marchandises de 600 tonnes sur une rampe prolongée de 8mm/m à une vitesse de 20 km/h.

C’est ce type de locomotive que l’on trouvait en tête du nouveau train présidentiel empruntée en 1892 par le président Sadi Carnot sur le trajet de Paris à Nancy et retour.

Le Génie civil 9 juillet 1892, site Gallica.bnf.fr/BnF

La série des 12 premières 220 trouvera son prolongement dans une série suivante de 28 unités.

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K
Bonjour, par quel phénomène physique la quantité de vapeur était elle augmentée à surface de chauffe égale? S'agit-il d'un genre de préchauffe de l'eau présente dans le réservoir supérieur? Pas de surchauffe sur ces machines?
Merci!
Répondre
D
La surface de la grille était inchangée mais la surface de chauffe tubulaire et du foyer avait été augmentée. Dans l'article, il y a un extrait de document qui montre l'évolution des surfaces de chauffe de la Crampton qui avait servi aux essais de validation. Je n'ai pas le même tableau pour la 220 mais il est indiqué que la surface de chauffe avait été augmentée de 27%. Vous avez les références des textes qui en parlent et qui décrivent la chaudière à double corps dans les sources que j'ai données en début d'article. Elles sont accessibles sur internet. Elle seront forcément plus précises que la synthèse que j'ai faite. Merci pour votre intérêt sur ce sujet.