SYSTÈME DE CHEMIN DE FER DE M. LE MARQUIS DE JOUFFROY.
Tout est encore nouveau dans les chemins de fer; à peine l'expérience de quelques années a-t-elle passé sur les moyens de locomotion rapide en usage aujourd'hui, que déjà de tous côtés les inventeurs s'élancent avec ardeur à la recherche des perfectionnements. S notre avis, peu ont encore réussi, et quoique le fatal accident du 8 mai 1842 ait fait germer dans bien des têtes des idées d'amélioration, nous devons le dire, ces idées, fort honorables pour leurs auteurs, sont en général beaucoup plus philanthropes que mécaniques, et la science n'a pas fait un pas, la sécurité des voyageurs n'a pas augmenté, les chemins de fer sont encore ce qu'ils étaient il y a quatre ans, nous dirions presque il y a dix ans. Un fait bien remarquable en effet, c'est que depuis l'invention de la chaudière tubulaire, invention dont l'honneur revient tout entier à un français, M. Séguin aîné, le système de locomotion n'a plus fait de progrès que dans les détails. On a augmenté le poids des rails parallèlement au poids de la locomotive, on a allongé le rayon des courbes, diminué les pentes: mais, en résumé, il n'y a pas eu transformation réelle.
Que conclure de là? Sommes-nous arrivés à la perfection, ou y a-t-il impuissance dans les esprits? Loin de nous une pareille pensée; mais les inventeurs ne doivent pas perdre de vue que dans cette matière les questions économiques ont leur importance, et que raisonner, abstraction faite des circonstances si multipliées de l'exploitation, c'est bâtir sur le sable, c'est s'exposer à substituer des rêveries bienveillantes à la réalité parfois rigoureuse. Et qu'on ne nous prête pas l'idée de vouloir subordonner la vie des hommes à une question d'économie dans le sens restreint du mot; on nous comprendrait bien mal. L'économie de l'exploitation d'un chemin de fer n'est pas seulement une question de chiffres; elle, est des plus complexes, et ceux qui se dévouent à l'étudier devraient être jugés bien rigoureusement si, pour eux, elle se réduisait à des proportions si mesquines. Jusqu'à ce jour, rien d'applicable n'a surgi avec un caractère d'évidence tel que les compagnies du chemins de fer aient dû, sous peine de félonie envers le public, l'adopter en renonçant au mode actuel.
Nous devons toutefois excepter de ces inventions le système atmosphérique dont nous avons entretenu, il y a quelques mois, nos lecteurs; mais, qu'un le remarque bien, dans ce système, tout ce qui constitue le pouvoir moteur est radicalement nouveau: la locomotive est supprimée, et, pour le dire en passant, les premiers essai du chemin de Kingstown à Darkley ont parfaitement réussi, et tout fait présager une nouvelle ère aux chemins de fer si le dernier terme du problème est susceptible d'une solution avantageuse. Nous voulons parler de la distance qui doit séparer deux machines fixes. Là, en effet, est la difficulté, et l'expérience seule, en dépit de la théorie, peut donner gain de cause au système ou le ranger dans la classe des brillantes illusions.
Aujourd'hui l'invention que nous devons enregistrer est l'œuvre de M. le marquis de Jouffroy, déjà connu dans le monde industriel, spéculait par l'invention des bateaux palmipèdes. M. de Jouffroy a touché à toutes les parties du système actuel; il n'a rien laissé sans modification: la voie, la locomotive, les wagons, les roues, les essieux, nous allions presque dire la vapeur, il a tout transformé, il a bâti avec les débris du système ancien un système complet qui marche, qui roule, qui gravit des pentes, circule dans des combes de quinze mètres de rayon, et tout cela au premier étage d'une maison de Paris. Rien de plus merveilleux que de voir une véritable petite locomotive, consommant du vrai coke et produisant réellement de la vapeur, entraînant après elle cinq à six wagons, et exécutant à volonté toutes les évolutions annoncées par l'auteur ou demandées par le public; rien de plus merveilleux, si ce n'est les évolutions du bateau palmipède dans le bassin d'un jardin. Cependant, quand on réfléchit que ces bateaux doivent traverser les mers, que les locomotives doivent sillonner la France, on se demande avec crainte si l'application en grand répondra à ces essais microscopiques. C'est encore là un des écueils que nous ne saurions trop signaler aux inventeurs. Qu'ils se méfient des essais en petit, car les mécomptes sont incalculables quand on en arrive à l'application réelle. Pour nous, ces petites constructions ne sont que joujoux d'enfant, qui peuvent tout au plus servir à fixer les idées de l'inventeur et lui fournir un modèle, mais dont il est impossible du rien conclure. Aussi en discutant le système de M. de Jouffroy, nous efforcerons-nous de nous placer toujours au point de vue de l'application en grand.
Quoi qu'il en soit, disons d'abord ce qu'est cette invention dont nous offrons quelques dessins à nos lecteurs.
La voie se compose de trois rails ou plutôt de deux ornières latérales et d'un rail central. Elle est élevée au-dessus de ces ornières, qui sont formées de deux bandes de fer plat à angle droit, l'une horizontale, l'autre latérale. Quant au rail central, il est en fer laminé creux, et reposant sur la travers par deux oreilles fixées à clous rivés et noyés. La voie doit avoir une largeur de deux mètres.
Les wagons se composent de deux demi-wagons réunis par deux articulations ou par des espèces de verrous situés l'un au dessus de l'autre, suivant la même verticale, et qui leur permettent un mouvement rotatif horizontal. Chacun de ces demi-wagons (fig. 3) porte une paire de roues de grand diamètre tournant librement sur les fusées des essieux. Ainsi, on le voit, il y a parfaite indépendance d'une part entre les roues des deux demi-wagons et d'autre part entre les deux roues, du même demi-wagon. Pour éviter le renversement des wagons, soit dans le cas du bris d'un essieu, soit par l'effet de la force centrifuge dans le parcours des courbes à grande vitesse, le centre de gravité des wagons se trouve à peu près à la hauteur des essieux, et les essieux traversent de part en part le wagon. Cette disposition a permis d'augmenter le diamètre des roues, qui, dans ce cas, et grâce à la largeur de la voie, sont extérieures aux wagons, au lieu d'être placées en dessous, comme dans le système actuel. La comparaison des figures 3 et 4 indique suffisamment cette différence de construction pour que nous n'ayons pas besoin d'insister davantage à cet égard.
Le système d'enrayage instantané, qu'on voit dans la fig. 3, présente une disposition mécanique assez simple, au moyen de laquelle, en cas de choc un d'arrêt subit du convoi, toutes les roues sont spontanément serrées par les freins, et le frottement de roulement est immédiatement changé en un frottement de glissement. Ce système consiste en ressorts qui, par la pression due au choc, agissent sur des espèces de palonniers, lesquels correspondent à leur tour à des tiges reliées à des freins qui enveloppent presque une demi-circonférence des roues, Dans le système actuel, au contraire, les freins n'agissent qu'à la main, et ne frottent que sur une petite partie de la circonférence des roues; ces freins, d'ailleurs, sont en petit nombre, et leur puissance est loin de répondre à la force vive accumulée dans un convoi lancé à grande vitesse.
La partie la plus importante du nouveau système est sans contredit la locomotive, car c'est pour elle que la voie a été changée, c'est pour elle qu'on établit le rail central, et que ce rail présente une surface striée transversalement. Les fig. 1 et 2 donnent le plan et l'élévation de cette nouvelle locomotive.
Fig 1.--Elévation de la locomotive.
Elle se subdivise, comme les wagons, en deux parties distinctes: la partie de devant est un véritable tricycle; c'est d'elle que dépend tout le mouvement du convoi; elle se compose de la roue motrice. R, qui marche sur le rail du milieu, et d'une série de pignons P, et de chaînes sans fin F et est supportée par deux petites roues R'. En avant de la roue motrice est un axe d'embrayage A, qui reçoit son mouvement des bielles et des tiges de piston T; ces pistons sont placés à l'arrière de la roue motrice, dans les cylindres à vapeur V, qui reçoivent la vapeur de la chaudière C, placée sur la seconde partie de la locomotive articulée avec la première, comme les demi-wagons le sont entre eux. Une disposition particulière de l'axe d'embrayage, qui porte à chacune de ses extrémités un pignon P de diamètre différent, permet au conducteur de la locomotive, au moyen d'un manchon d'embrayage, de communiquer le mouvement à l'un ou à l'autre des deux pignons, ou de le suspendre complètement. On conçoit facilement l'avantage de cette innovation, quand on examine les fig. 1 et 2, et qu'on voit que chacun des pignons de l'axe A correspond, au moyen des chaînes sans fin F, à un autre pignon fixé sur l'axe de la roue motrice, et dont le diamètre est inversement plus petit ou plus grand. Par ce moyen on peut, sans ralentir la vitesse des pistons, diminuer ou augmenter à volonté la vitesse de la loue motrice. En effet, si le piston agit sur le pignon du plus grand diamètre correspondant à celui du plus petit diamètre fixé à l'axe de la roue motrice, la vitesse de la roue motrice est augmentée, puisque pour un tour du pignon directeur, le pignon dirigé peut en faire deux ou trois, suivant le rapport des diamètres. C'est ce qui arrivera dans toutes les parties de niveau; mais si on a une rampe à franchir, on embraie le petit pignon, et par un même nombre de coups de piston, la roue motrice fait un moins grand nombre de tours; la vitesse est moindre, mais la puissance de locomotion est augmentée.
Fig. 2.--Plan de la locomotive.
La seconde partie de la machine porte, comme nous l'avons dit, la chaudière et tout ce qui la constitue. De longues tiges, placées sous la main du mécanicien, correspondent au manchon d'embrayage, et donnent le moyen d'opérer toutes les transformations de vitesse, de mouvement et de puissance inhérentes au système.
Résumons en peu de mois le système de M. le marquis de Jouffroy, et les avantages qui, selon lui, y sont attachés; puis on nous permettra d'exposer succinctement et rapidement les inconvénients que nous y avons trouvés, et les raisons qui nous semblent devoir détruire les illusions qu'ont pu se faire l'inventeur et les membres de la société formée pour exploiter les brevets de ce système.
M. de Jouffroy a modifié la voie, imaginé un nouvel établissement de la locomotive, rendu les roues des wagons indépendantes les unes des autres et de l'essieu, abaissé le centre gravité des wagons, substitué au mode actuel d'enrayage partiel un mode d'enrayage instantané, et séparé ses wagons en deux parties articulées entre elles.
Les avantages qu'il prétend obtenir sont les suivants:
1º Moyen de franchir les rampes de 5 centimètre par mètre, et de tourner dans des courbes de 15 mètres de rayon;
2º Par conséquent diminution dans les frais de construction;
3° Impossibilité du déraillement, des chocs et du renversement des voitures de voyageurs.
Si tout ce qu'annonce l'inventeur était réel, il faudrait, sans plus tarder, substituer partout son système à celui qui est suivi aujourd'hui; mais nous avouons que ces avantages ne nous ont pas paru aussi certains qu'à M. de Jouffroy.
Nous ne dirons rien d'abord des questions de priorité d'invention qu'à soulevées le système dont il s'agit; si l'invention est bonne, le public en profitera, quel qu'en soit l'auteur; si elle ne répond pas à l'attente générale, peu importe l'imagination qui l'a enfantée.
L'économie de construction, par la possibilité de franchir ou de tourner les montagnes, en supposant même que la solution du problème soit bonne, ne nous a pas semblé atteinte dans ce système. En effet, d'une part, la voie ayant 2 mètres de largeur, au lieu d'un mètre 50 centimètres, les terrains à acquérir seront plus considérables que dans le système actuel. L'établissement de la voie, elle-même, de ces deux ornières latérales, de ce rail central, des traverses, des longuerisses, toute cette partie matérielle présente évidemment un accroissement de dépenses. Nous ne croyons donc pas exagérer en disant que la différence entre les frais de construction dans l'ancien et le nouveau système ne doit pas être considérable; et nous ne concevons 'pas comment l'inventeur peut présenter sur cet objet un bénéfice de soixante pour cent.
Franchir les rampes, tourner sans danger de déraillement dans des combes à court rayon, tels sont les deux problèmes que beaucoup se sont proposé de résoudre. Voyons donc dans quelles limites on peut en chercher la solution.
Une idée fausse, assez généralement répandue, c'est que les locomotives ne peuvent utilement surmonter des rampes de plus de 8 millimètres, parce que dans ce cas l'adhérence des roues motrices fait défaut. Cependant, sur le chemin de fer de Burmingham à Glocester, le plan incliné de Brunnigrave, qui a une pente de 0m027 par mètre (ou 1/37e) sur une longueur de 3,300 mètres, est remonté par des trains à locomotives. Pour des poids de 40 tonnes, moteur compris, on n'attelle qu'une seule locomotive qui marche à la vitesse de 25 à 26 kilomètres à l'heure; plusieurs expériences de remorquage de convoi, à la charge de 60 tonnes, ont été faites avec succès: ainsi, ce n'est pas le défaut d'adhérence qui limite les pentes. Et d'ailleurs, quand on voit le gouvernement et les département voter tous les ans des sommes énormes pour des rectifications de routes, des adoucissements de pente, il semblerait étonnant de voir les chemins perfectionnés sur lesquels la vitesse est quadruplée, se jeter dans le inconvénients des pentes rapides, Pour les courbes, nous désirons que leur rayon puisse être amené à 400 et même à 300 mètres; mais il y a un élément terrible duquel les inventeurs ne tiennent pas assez de compte, et qui, aux grandes vitesses, prend des proportions effrayantes: c'est la force centrifuge. En présence de ces considérations, nous nous demandons pourquoi des pentes si rapides, pourquoi des rayons de 15 mètres, et surtout pourquoi un nouveau système de voie et de moteur, si toutes ces nouveautés déparent celui qu'on doit se proposer d'atteindre.
Fig. 3.--Wagons du nouveau système.
Passons sur la construction des ornières, et rappelons seulement à M. de Jouffroy que ce système a été le premier employé, et qu'on l'a abandonné parce que leur forme les exposait à se couvrir de boue et de poussière; ce qui crée une nouvelle résistance à la traction, et détruit l'avantage des chemins de fer.
L'indépendance des roues entre elles et avec l'essieu remédie, il est vrai, à l'inconvénient du système actuel pour le passage des courbes. Il en est de même de l'articulation qui réunit les deux demi-wagons, et leur permet un mouvement rotatif horizontal; mais si l'on a été amené à fixer invariablement le parallélisme des essieux, c'est que, dans le cas contraire, les roues tendent à s'échapper et à sortir de la voie au moindre obstacle qu'elles rencontrent. Si la roue tourne sur son essieu, et indépendamment de lui, il en résulte un grave inconvénient: c'est qu'elle ne se meut pas dans un plan exactement vertical, elle peut prendre un mouvement d'oscillation, il se produit des chocs du moyeu contre le collet de l'essieu, et de là chance de déraillement et mouvement de lacet insupportable aux voyageurs. De plus, les frottements latéraux de la roue contre la partie verticale de l'arrière prennent une proportion qu'il n'est pas possible de négliger dans l'évaluation de la force à appliquer.
Fig. 4.--Wagons en usage sur les chemins de fer actuels.
Le système d'enrayage, qui sans contredit est fort puissant, a l'inconvénient de ne pas permettre la marche en arriére, puisque, dès que les ressorts sont pressés, l'enrayage a lieu instantanément; de plus, il y a autant de danger dans l'arrêt instantané d'un convoi que dans un choc extérieur; dans les deux cas, en effet, la force vive du convoi est anéantie, et l'effet produit est tout aussi désastreux dans un cas que dans l'autre.
Il nous reste à examiner la locomotive; mais, nous devons le dire, tout ingénieuse quelle nous ait paru, nous croyons que l'inventeur s'est fait illusion sur sa puissance, qu'on remarque, en effet, qu'une locomotive n'a de force que par l'adhérence des roues motrices sur les rails; que cette adhérence est une fonction du poids qu'elles supportent, et que plus les machines sont lourdes, plus elles sont puissantes: qu'on compare maintenant les locomotives actuelles du poids de 13 à 14 tonnes réparti de façon à ce que les roues motrices portent 8 tonnes environ, à la locomotive de M. de Jouffroy dont la roue motrice n'est chargée, pour ainsi dire, que de son propre poids, et qu'on se demande si elle pourra entraîner un convoi, franchir des rampes, comme le prétend l'inventeur. Il est vrai que le rail est strié transversalement, et que la jante de la roue est formée de bois de chêne, dont l'adhérence sur la fonte du rail est plus grande que celle du fer sur le fer qui a lieu dans le système actuel; mais cette différence est pour ainsi dire insignifiante, eu égard à l'effet qu'on veut produire.
Nous aurions voulu nous étendre davantage sur les considérations qui précèdent, donner d'autres raisons encore nombreuses; mais l'espace nous est mesuré, et nous croyons en avoir dit assez pour éclairer nos lecteurs sur les avantages et les inconvénients du système que nous mettons sous leurs yeux. Nous ne voulons pas terminer cependant sans rendre à M. de Jouffroy la justice qui lui est due: tout ce qu'il fait porte le cachet d'un travail ingénieux; et nous sommes les premiers à regretter que ses idées spéculatives soient si peu réalisables.