Bacs à prise d'eau

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Généralités

Les dispositifs d'alimentation en eau des locomotives en marche sont employés depuis déjà longtemps en Amérique et en Angleterre.

Les raisons qui ont guidé les Compagnies étrangères ne pouvaient guère s'appliquer aux Compagnies françaises. John Ramsbotton, qui était Ingénieur en chef de la traction au North Western Railway en 1862, et qui est le véritable inventeur des systèmes d’alimentation en marche, ne fut amené à rechercher le dispositif de bacs et d’écopes qui porte son nom que parce que sa Compagnie voulait franchir sans arrêt, de façon à distancer les trains d'une Compagnie concurrente, les 137 Km. qui séparent Chester d’Holyhead. Ce sont des motifs analogues qui ont conduit d'appliquer, en 1873, sur le Pennsylvania Railroad en Amérique, les dispositifs Ramsbotton.

En France, les tenders ont, en général, une capacité plus grande que ceux employés à l'étranger, ce qui permet des alimentations moins fréquentes. Ce n'est que quand l'importance du trafic international ou des relations entre certaines villes s'est notablement accrue qu'il a fallu songer à parcourir de grandes distances sans arrêt. Il était, en effet, sans intérêt d'employer l'alimentation en marche quand les trains sont forcés, pour prendre ou laisser des voyageurs, de s'arrêter à des stations importantes, où la durée du stationnement est toujours supérieure au temps nécessaire pour remplir la caisse à eau ou changer de machine.

Le poids des trains s'étant accru par l'emploi du matériel à couloir, la quantité d'eau nécessaire à la machine augmente également et pour ne pas donner à la caisse à eau des dimensions exagérées, ce qui aurait encore augmenté le poids mort des trains, les Ingénieurs de la traction songèrent à adopter les-dispositifs d'alimentation en marche en usage à l'étranger, afin de permettre de supprimer des arrêts inutiles sur certains trains internationaux ou de luxe à marche rapide.

C'est en se basant sur ce qui est fait, soit en Angleterre, soit en Amérique, que les Compagnies françaises ont étudié leurs installations. Une seule est actuellement en service : ce sont les trois bacs établis en juillet 1901 par les Chemins de fer de l'État, sur la ligne Paris-Royan.

Le premier est à Illiers (115 km de Paris), le second à Château du Loir (220 km de Paris) et le troisième à Villeneuve-la-Comtesse (450 km de Paris). La distance entre Paris et Royan est de 570 kilomètres.

Description du dispositif

Ces bacs sont du système anglais, présentant une pente d'accès et une rampe de sortie de 3 mm sur 48 mètres. La partie de la rigole qui est en palier a 440 mètres de longueur ce qui donne comme longueur totale 536 mètres (fig. 2). Le_Génie_civil_1901-06-08_figure2 Le bac (fig. 3 et 4), en tôle d'acier de 4 millimètres d'épaisseur, est contreventé latéralement par des cornières rivetées de 6 millimètres.

• Il a 160 millimètres de hauteur et 0,50 m de largeur, la hauteur d'eau à l'intérieur est de 135 mm. Sa largeur est de 0,50 m. Il repose sur des tasseaux de 50 mm d'épaisseur sur lesquels il est fixé par des crapauds (fig.3) maintenus au moyen de tirefonds dans le cas de traverses en bois, ou de boulons dans le cas de traverses métalliques.

• Le bac a été divisé en parties de 5 mètres qui ont été assemblées sur place au moyen de couvre-joints de même forme, ayant 6 mm d'épaisseur, rivetés sur les deux tronçons à assembler (fig. 4).

• On n'a pas voulu employer de joints en caoutchouc pour permettre la dilatation comme cela se fait quelquefois en Angleterre. Car ceux-ci nécessitent des frais d'installation et d'entretien assez élevés.

Pour permettre à la dilatation on a préféré remplacer, de 50 mètres en 50 mètres, les joints ordinaires par des joints-soufflets compensant par leur forme même la dilatation (fig. 5, 6 et 7).

• L'alimentation des trois bacs est assurée automatiquement. L'eau est amenée de la gare voisine par une conduite D, de 200 millimètres de diamètre, dans les deux distributeurs identiques AA' chargés chacun d'assurer l'alimentation d'une rigole (fig. 1 à 5, pl. VI). La communication entre la conduite D et le distributeur peut être interceptée par le clapet U. La cuve A a une capacité de 300 litres environ. Elle communique avec le bac par la conduite C (de 200 mm de diamètre également) qui débouche au milieu de celui-ci. Une seconde cuve R, de capacité moindre, est accolée au distributeur A : c'est le régulateur à la partie inférieure duquel débouche la conduite C' dite « de réglage », de 75 mmm de diamètre, qui le fait communiquer avec le bac, et dont l'orifice dans celui-ci est à 20 mètres environ de celui de la conduite C. Une paroi p fixée sur le côté du régulateur le divise en deux parties inégales, la partie supérieure de cette paroi est d'ailleurs dans le plan horizontal du niveau normal de l'eau dans le bac plein.

• Si le bac est vide, le contrepoids P soulève le clapet U et l'eau passe ainsi dans la cuve A et la rigole. Le niveau dans le régulateur monte en même temps que dans le bac. Aussitôt que dans celui-ci il atteint et dépasse, au droit du débouché de la conduite de réglage, le niveau normal, l'eau passe par-dessus la cloison p et s'écoule par le tube t dans le récipient K, qui est constitué par un seau quadrangulaire de 15 litres de capacité environ. Ce seau est attaché à l'extrémité du levier L. A mesure qu'il se remplit, il soulève le contrepoids P et ferme peu à peu le clapet U et l'alimentation cesse.

• Mais le récipient K est percé à sa partie inférieure d'un orifice o, de 6 mm de diamètre. L'eau qu'il contient s'écoule peu à peu, l'action du contrepoids P devient prédominante et une nouvelle alimentation a lieu qui cesse au bout de peu de temps si le bac est plein.

• Il faut toutefois remarquer qu'en raison de la longueur du bac, le niveau normal est atteint, au milieu, longtemps avant qu'il le soit aux extrémités. Lorsque l'équilibre est fait, une nouvelle alimentation automatique se produit, et ainsi de suite jusqu'au moment où l'eau arrive sur toute la longueur du bac à 25 mm du bord supérieur. Pour éviter que ce niveau ne soit dépassé, des trous rectangulaires sont percés aux extrémités du bac et laissent écouler le trop-plein dans le ballast.

• Deux conduites de vidange QQ', branchées sur les conduites d'alimentation C, permettent de vider les bacs quand il y a lieu.

Ce dispositif, séduisant au premier abord, a de multiples inconvénients. Le réglage du distributeur est long et délicat. On ne peut donner au trou o de grandes dimensions, de sorte qu'il faut environ dix minutes pour vider le récipient K. Le remplissage du bac, après le passage d'un train, dure ainsi de 25 à 35 minutes, malgré les dimensions des tuyaux d'amenée. Enfin l'écoulement presque continu qui a lieu par le trou o occasionne une perte d'eau assez considérable.

Locomotives et tenders employés en 1901

Un seul train dans chaque sens par jour et pendant la période d'été seulement s'alimente ainsi.

Les locomotives des Chemins de fer de l'État qui peuvent s'alimenter en marche ne sont encore qu'au nombre de six.

L'une de ces locomotives était exposée en 1901 à Vincennes (locomotive n° 2805). Construite en Amérique, son dispositif de manœuvre de l'écope ne présente que des différences de détail avec celui employé sur les locomotives du Pennsylvania Railroad.

Source : Alimentation des Locomotives en marche (article paru dans le « Génie Civil » du 8 juin 1901