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Cheminot Transport

Locomotive 240 PO 4701 à 12

Image d’illustration :  PO/SNCF, Public domain, via Wikimedia Commons

Sources: RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF, RGCF mars 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF, Le génie Civil 2 mars 1935, site Gallica.bnf.fr/BnF

 

Les 240 PO 4701 à 4712

PO/SNCF, Public domain, via Wikimedia Commons

 

Le contraintes de circulation sur la section de ligne entre Limoges et Toulouse ont maintes fois été abordée. Celles-ci découlaient de son profil avec ses longues rampes et de son tracé sinueux  comportant des courbes et contre courbes de 500 mètres de rayon qui nécessitaient une forte adhérence pour la remorque des trains lourds. Dans le RGCF de février 1935, André Chapelon ajoutait que l’adhérence était encore plus précaire du fait du gauche de la voie résultant du dévers appliqué sur cette portion de voie.

On a vu, dans l’article https://cheminot-transport.com/2021/11/les-pacific-4500-du-po.html, que les Pacific  4500 avaient remplacé les Ten Wheel 4000 ce qui avait permis d’augmenter la charge des trains de 320 à environ 400 tonnes. Les tonnages des trains continuant à croître, les Pacific s’avéraient trop juste en termes d’adhérence d’où la première idée de les remplacer par des Mikado de la série 5800 (1918). Si  le poids adhérent augmentait d’une quinzaine de tonnes, la puissance de 2100 chevaux s’avérait trop juste pour remorquer à la vitesse envisagée les trains rapides de 600/650 tonnes. La piste de la Mikado ayant fait long feu, il apparaissait alors nécessaire d’étudier une nouvelle machine capable non seulement de remorquer des trains de 500 tonnes en rampe de 10 mm/mètre, mais aussi de rouler à 120 km/h sur les parties du parcours à profil plus facile. Dans ces conditions, l’emploi d’un bogie à l’avant s’imposait.

En s’inspirant des précédentes transformations qui avaient été couronnées de succès, la modification d’une partie des Pacific 4500 fut décidée et les études et travaux furent confiés à André Chapelon.

Les Pacific concernées subirent une mutation qui les faisait passer d’un type 231 à un type 240 par remplacement de l’essieu porteur arrière par un quatrième essieu couplé.

Ce quatrième essieu moteur avait pour conséquence de réduire la surface de la grille puisque il n’était plus possible d’installer un foyer débordant. Malgré une surface réduite d’un peu plus de 10% (3,76m2 au lieu de 4,27m2) A. Chapelon réussit, grâce au meilleur rendement qu’il sût donner à l’appareil moteur, à faire passer la puissance indiquée de la machine d’origine de 2100 ch (série à vapeur surchauffée) à 3800/4000 chevaux soit près du double !

Avec un nouveau poids adhérent de 77 tonnes qui permettait de faire passer tout ce surcroît de puissance, les résultats ne tardaient pas d’être à la hauteur des espérances. Voici un tableau des mesures comparatives effectuées entre une Pacific d’origine et la nouvelle 240. Les mesures prennent en compte l’état du rail classé en 3 catégories : adhérence à 20% sur rail sec, adhérence à 16,5% sur rail moyen et adhérence à 14% sur rail glissant.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

 

Description de la 240 PO 4701 à 12

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

 

La première locomotive transformée qui a servi de prototype portait le numéro 4521 (4701 après modification). Entre l’étude initiale en octobre 1931 et la mise en feu après transformation le 16 août 1932, il ne s’était écoulé que 10 mois. Les délais, à cette époque, n’avaient rien à voir avec ceux d’aujourd’hui. Les décisions étaient sûrement prises plus rapidement par des personnes qui n’avaient pas peur de prendre leurs responsabilités. Quant aux 11 machines qui ont suivi, les travaux de modification ont débuté en Novembre 1933 et ont pris fin 6 mois après en avril 1934 soit une locomotive transformée par quinzaine !

Voici une vue de la chaine de montage mise en place aux ateliers de Tours.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

Le diagramme suivant donne les dimensions principales.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

Les données comparatives avec la série qui a servi de base à la transformation sont reprises dans les tableaux ci-après.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF
RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF
RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF
RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF
RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

Détail des modifications principales apportées.

Outre le 4ième essieu accouplé qui est la partie la plus visible, détaillons les autres modifications qui ont conduit à la réalisation de cette locomotive très réussie qui aura même une descendance parmi les plus prestigieuses.

Commençons par ce schéma qui montre en coupe les principales caractéristiques de la 240 PO4701. 

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

a) Installation d’une nouvelle chaudière timbrée à 20 Hpz avec un foyer plus étroit et une surface de grille réduite. 

La surchauffe était portée à 400° alors qu’elle était de l’ordre de 300° dans la série des 4500 dotées de surchauffeurs (4571 à 4600). Pour arriver à ce résultat, le surchauffeur Schmidt à 24 éléments fut remplacé par un modèle du type Houlet à 28 éléments. Par la suite 4 éléments surchauffeurs Schmidt à petits tubes ont été ajoutés sur la 4701  afin de pouvoir dépasser les 400°  aux fortes allures. Sur les autres machines de la série 4702 à 12 l’équipement avec un surchauffeur Houlet à 30 éléments a remplacé le montage précédent.  La surface de surchauffe passait alors de 63,5m2 à 70,85m2. En contrepartie de cet accroissement de la surface de surchauffe et du fait de l’allongement de la grille pour compenser sa diminution en largeur, la surface totale du faisceau tubulaire se trouvait réduite et sa longueur passait de 5,9 à 4,25 mètres. D’où l’installation d’un siphon Nicholson qui faisait communiquer l’espace situé au dessus du foyer avec la partie inférieure du corps cylindrique. Sa fonction principale avait pour but d’activer la circulation de l’eau ce qui avait pour effet une augmentation de la puissance de vaporisation afin de compenser la diminution de la surface de chauffe.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF,

b) Nouveaux cylindres HP et BP équipés d’une distribution par soupapes commandées par cames oscillantes.

c) mise en place d’un réchauffeur d’eau d’alimentation ACFI prélevant de la vapeur sur la colonne d’échappement. L’eau était portée à une température de 100° avec un débit horaire de près de 20 000 litres.

d) remplacement de l’échappement variable type PLM par un échappement double Kylchap adapté par A. Chapelon. En raison du succès obtenu par ce dispositif qui augmentait la puissance tout en réalisant une économie de vapeur de 5 à 10%, le PO décida d’en équiper 800 locomotives.

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Le génie Civil 2 mars 1935, site Gallica.bnf.fr/BnF

e) graissage mécanique des boîtes d’essieu,  allègement des bielles BP qui étaient du type évidé, essieux coudés de type « built up »  en neuf parties à manivelles équilibrées.

f) adaptation du tender par une augmentation de la caisse à eau (20 à 26m3) et de la soute à charbon (6 à 9 tonnes). D’autre part, des améliorations ergonomiques avaient été apportées en surélevant la soute à combustible au niveau de la porte de foyer ce qui facilitait tout en rendant moins pénible le travail du chauffeur.

Une vue des faces avant et arrière des locomotives modifiées est présentée ci-après.

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

Essais

Les essais du prototype se sont déroulés sur les sections de ligne de Tours à Bordeaux, de Tours à Nantes et de Vierzon à Toulouse.

Sur le parcours entre Saint Pierre des Corps et Angoulême, la 4701 avait été mise en tête du Sud Express qui avait été surchargé  pour l’occasion (614 tonnes).

La vitesse de 120 km/h avait été soutenue la plupart du temps y compris dans les rampes de Couhé-Vérac et Luxé (5 mm/mètre) qui furent gravies à cette vitesse avec 45% d’admission HP et BP. La puissance indiquée variait entre 3700 et 3800 chevaux pour un effort de traction au crochet de 5,5 tonnes et une puissance de 2500 chevaux.

D’autres marches furent effectuées avec des résultats identiques dont certaines avec une charge remorquée de 800 tonnes.

Les mesures des autres indicateurs donnaient une moyenne de température de surchauffe à 380° pour un poids d’eau vaporisée par kilo de charbon de 7,5 litres. La  consommation de charbon et d’eau s’établissait respectivement à 1,34kg et à 10 litres par cheval/heure au crochet de traction.

Sur le parcours de Vierzon à Toulouse pour lequel les locomotives avaient été spécialement étudiées, de très nombreuses marches furent réalisés avec des tonnages variant de 500 à 800 tonnes. Les principaux résultats sont repris dans ce tableau. On voit que la puissance maximale au crochet de traction avait atteint une valeur de 3030 chevaux. La puissance développée aux cylindres a souvent été proche de 4000 chevaux (valeur maximale 4020 ch).

RGCF février 1935 site Gallica.bnf.fr/BnF

Les 240 PO 4701 à 12 furent renumérotées par la SNCF en 4-240 A 701 à 712.  La A  705 ayant effectué des essais très prometteurs sur le SE, cette région commanda une série de machines s’inspirant des modèles 4701 à 12 de l’ex PO. C’est sous la supervision d’André Chapelon que les  240 P 1 à 25 furent livrées à partir de 1938.

L’arrivée de l’électrification à Brive entraîna le transfert des 240 A mais l’existence avant radiation fut très brève. Il en sera de même pour les 240 P qui comme les 240 A avaient "la malchance" d’avoir été conçues par un brillant ingénieur qui a dû méditer longuement ce proverbe d'origine biblique "Nul n'est prophète en son pays"

 

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C
Très belles et surtout bonnes machines (dixit mon grand-père qui a connues les 240 P du Sud-Est)... Il est juste dommage que la SNCF ait toujours été dirigée par des gens à courte vue, il est aussi dommage que Monsieur Chapelon n’était pas trop apprécié par certains dirigeants de la maison SNCF...!
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P
Un grand merci pour ce reportage sur ces belles machines qui sont hélas arrivées trop tard dans la période vapeur.
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