Petite Histoire de la DRG électrique

[decstef_be]

Merci bcp !

Stef qui a enfin pigé la page 37 !

[Rockandrail]

:applause:

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Stef qui a enfin pigé la page 37 !

Hors de son contexte, la page 37 ne signifie rien!

Proverbe Varatchouf

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Stef qui a enfin pigé la page 37 !

Hors de son contexte, la page 37 ne signifie rien!

Proverbe Varatchouf

C'est une private joke pour les skieurs picoteux qui lisent le Katalog d'Helmutt dans le texte

[POMidi]

Bravo en tout cas à l'ami Pierre pour le début de cette saga qui promet. L'on démare par des fondamentaux toujours aussi clairement exposés. La classification par dispositions d'essieux et d'une précision toute Germanique.

Un tout grand merci à Pierre d'en haut.

Pierre, d'en bas.


Envoyé depuis mon GT-I9100

[230-G-352]

Bravo à Pierre pour avoir su expliquer aussi clairement la classification employée.

Et en plus, moi qui ne suis pas franchement intéressé par les électriques, pour le moment je m'accroche. Comme quoi...

[Rockandrail]

L'histoire de la traction électrique est pratiquement aussi ancienne que celle des chemins de fer. Il m'a semblé intéressant de consacrer quelques lignes à son évocation.

B) Le développement de la locomotive électrique – Aperçu historique

a) Les premières recherches

C’est au cours de l’Exposition des Techniques et du Commerce se tenant à Berlin que l’on put voir rouler à partir du 31 mai 1879 l’une des toutes premières locomotives électriques qui fût à la fois suffisamment fonctionnelle et puissante que pour pouvoir tracter des voyageurs.
Construite par la société Siemens et Halske sur les plans de Werner Von Siemens lui-même, la locomotive tractait, sur un circuit fermé de 300 m, trois voitures emportant chacune six passagers.

Jusqu’à la fermeture de l’exposition le 30 septembre 1879, la machine qui fonctionna quotidiennement sans aucune panne transporta un total de 85000 voyageurs, démontrant ainsi la pertinence de la traction électrique pour le transport ferroviaire.

Chemin de fer électrique Siemens et Halske en service au cours de l’exposition des techniques et du commerce – Berlin 1879

Les premières tentatives d’utilisation de l’énergie électrique pour la propulsion d’un véhicule sur rails remontaient cependant à 1835 ! C’est en effet au cours d’une exposition se tenant à Springfield, Massachussetts (USA) qu’un forgeron nommé Thomas Davenport, originaire de Williamstown dans le Vermont, présenta un modèle de véhicule électrique de sa construction. Présenté ensuite à Londres en 1838 sur un petit circuit ovale, alimenté par batterie via les rails, le véhicule atteignit la vitesse de 2 miles/h.

D’autres essais eurent lieu en Europe à la même période : citons ceux des ingénieurs Becker et Stratingh à Groningen et Botto à Turin.
Entre 1838 et 1842, l’Ecossais Robert Davidson d’Aberdeen construisit un engin de seize pieds de long pour un poids de 5t qui fut essayé sur la ligne reliant Edimbourg à Glasgow. Au crochet d’un train de 6t, la locomotive électrique – car c’est bien de cela qu’il s’agissait déjà – atteignit la vitesse de 4 miles/h. La presse titra sur la disparition prochaine des locomotives à vapeur. Craignant une remise en question des infrastructures d’exploitation des locomotives à vapeur, les compagnies s’empressèrent d’étouffer le succès de la machine de Davidson. Elle fut rapidement ferraillée.

En Allemagne, Johann P. Wagner, l’inventeur du « Marteau de Wagner » (le principe de la sonnette électrique), déposa le 22 avril 1842 devant le parlement allemand de Francfort (Main) la somme de 100.000 florins pour qui développerait la construction d’une locomotive électrique. Aucun projet satisfaisant n’ayant été présenté, l’offre fut cloturée en 1864.

Le congrès américain approuva en 1850 l’attribution de crédits au professeur C.G.Page pour la construction d’une locomotive électrique dont la mécanique d’entrainement reprenait celle d’une locomotive à vapeur. Des aimants creux faisaient office de cylindres au sein desquels la tige de piston suivait le même mouvement que sur une locomotive à vapeur. Les essais débutèrent le 29 avril 1859 sur un tronçon de ligne long de 7,5 km entre Washington DC et Bladensburg, sur le réseau de la compagnie Baltimore et Ohio. Développant une puissance de 11,8 kW, l’engin parcourut 5 miles en 39 minutes. Mais faute de crédits supplémentaires, l’expérience ne fut pas poursuivie.

Le point commun de tous ces essais était l’alimentation électrique par batteries embarquées sur les véhicules eux-mêmes. Pour cette raison, la puissance et les capacités des engins étaient limitées et les accumulateurs furent jugés être une source d’énergie insuffisante à des fins de propulsion.
Dès 1851, Farmer et Hall en Angleterre proposèrent de créer des stations d’alimentation électrique fixes et d’amener le courant aux engins via des fils ou par les rails. Un brevet de ligne aérienne pour l’alimentation électrique des chemins de fer fut déposé à Vienne en 1855 par le Major Alessandro Bessolo.

Cependant, jusqu’à l’ouverture de l’exposition de Berlin et son train-attraction, plus aucune recherche remarquable n’eut lieu concernant la traction électrique.
C’est la découverte du principe de la dynamo par Siemens en 1866 et ses traductions techniques par l’Anglais Wilde en 1868 et le Belge Gramme en 1869 qui, révolutionnant la production d’électricité, relancèrent les recherches. Un site d’extraction de lignite existant à une douzaine de km de Berlin, l’on y construisit l’une des premières centrales électriques. L’électricité fut acheminée par câbles jusqu’à Berlin où elle servit notamment aux premières industries exploitant l’électrochimie.
Lors de l’exposition universelle de Paris en 1867, Siemens présenta dans les détails les premiers plans d’un véhicule électrique sur rails. Il lui faudrait cependant attendre encore dix ans avant de pouvoir les concrétiser. Il expérimenta dans une mine le prototype de la locomotive qu’il allait présenter à Berlin l’année suivante.

[Rockandrail]

Sur le plan technique, la locomotive Siemens, à deux essieux, était équipée d’un moteur bipolaire à courant continu à excitation série. A la tension maximale d’alimentation de 150 V, le moteur développait une puissance de 2,2 kW. « Haut le pied », l’engin pouvait rouler à 13 km/h. Au crochet de ses trois wagons, il circulait à 6 ou 7 km/h.

Locomotive prototype Siemens et Halske - 1879

L’inducteur du moteur était constitué de petites bandes de fer plat comportant de longues attaches qui portaient les bobines. L’induit en tambour recevait le courant du collecteur via des brosses métalliques. Le couvercle du moteur servait de siège au conducteur.
Le couple moteur était transmis à un arbre longitudinal disposé au dessus des essieux par l’intermédiaire d’une roue dentée droite et d’un pignon annexe. Celui-ci entrainait les essieux via des engrenages coniques solidaires. Cet ensemble était conçu comme une boîte de vitesse.
Pour changer le sens de marche, le conducteur devait descendre et actionner une manette située entre les roues sur le flanc de la machine. Le renversement du champ pour inverser la rotation du moteur était encore inconnu à cette époque.

Le système de régulation de tension n’était pas installé sur la locomotive mais dans la centrale électrique construite spécialement pour alimenter le train. La production d’électricité s’y faisait via un moteur identique à celui de la locomotive et entrainé par une machine à vapeur.
Le contrôle de la tension appliquée au moteur se faisait initialement par le biais d’une plaque de cuivre se déplaçant sous de longues languettes. Ce système étant défaillant, il fut rapidement remplacé par un rhéostat liquide composé d’électrodes plongeant dans du sulfate de cuivre (A titre anecdotique, je me souviens d’un manège de kermesse de mon enfance dont la vitesse était régulée par ce système. Cela m’intriguait au plus haut point).

Signalons également qu’Edison fit installer à Menlo-Park près de New-York (New Jersey – aujourd’hui Edison Township) en 1880 un petit chemin de fer électrique semblable à celui exposé par Siemens en 1879.

La machine Siemens a été préservée et est exposée depuis 1905 au « Deutsches Museum » de Munich. On remarquera qu’elle avait déjà les roues rouges.

[Rockandrail]

L’une des conditions préalables essentielles au succès du développement des locomotives électriques était de trouver une solution pour l’alimentation en énergie des véhicules. Dans le cas de notre train d’exposition, l’alimentation se faisait par un troisième rail central et la captation par des brosses métalliques. Le retour se faisait naturellement par les rails porteurs. Ce principe, avec un rail latéral plutôt que central, est toujours en application de nos jours, notamment sur les réseaux de métros.

Toutefois, l’application de ce principe à des lignes de plein air, souvent en pleine rue lors de la mise en service des premières lignes de transports ferrés électrifiées, générait des pannes fréquentes du fait de courts circuits, surtout par temps humide, sans parler des risques d’électrocution que couraient les hommes comme les chevaux. La solution devait venir des lignes aériennes.

La première ligne caténaire fut installée par Siemens pour l’Exposition Internationale d’Electricité de Paris en 1881. Le véhicule était du type tramway à impériale.
Tout comme au temps des premiers chemins de fer, la mise en place de lignes caténaires devait faire l’objet de nombreuses controverses. En 1913 encore, des opposants tentaient de prouver que les lignes caténaires provoquaient d’importants dommages aux oiseaux et que les villes et les campagnes allaient être défigurées.

D’abord à deux pôles, les lignes caténaires évoluèrent rapidement vers le système unipolaire toujours en vigueur aujourd’hui. Dès le départ, leur utilisation permit d’élever les tensions d’alimentation de 150-180 V à 500-650 V. Aujourd’hui, rappelons-le, les tensions atteignent 3000 V en continu (il y a eu des essais à 6000 V) et 25.000 V en alternatif.

Parallèlement au développement du fil caténaire, de nombreuses options virent le jour pour la captation du courant. Depuis de petits wagons captant, par l’intermédiaire de sortes de glissières, le courant de lignes à deux pôles constituées de tubes métalliques, l’on arriva assez rapidement au principe des rouleaux de contact fixés en haut d’une tige verticale fixe s’appuyant par le bas sur le fil caténaire. Cette technique fut mise en œuvre pour la première fois par Schuckert et Co en 1883 sur une ligne de transport de marchandises à Brannenburg en Bavière.
Le système fut utilisé deux ans plus tard par l’ingénieur C. van Depoele sur une ligne de Toronto (Canada) pour être perfectionné en 1888 par Sprague qui remplaça la tige verticale fixe par la perche de type tramway que nous connaissons.
En 1890 en Allemagne, la société « Deutschen Edison Gesellschaft » (DEG) donna naissance à la Société Générale d’Electricité « Allgemeine Elektizitätsgesellschaft » (AEG) qui mit en place à grande échelle l’année suivante le système Sprague sur le réseau de tramways de Halle (Saale).

Le système de collecteur à rouleau et perche était toutefois inutilisable à grande vitesse. C’est en 1890 que fut utilisé pour la première fois sur le réseau des trams de Lichterfeld, près de Berlin, le système d’archet glissant sur le fil, conçu par W. Reichel.

Finalement, La démonstration des capacités du chemin de fer électrique auprès du grand public au cours des expositions de la fin du 19ème siècle, à Bruxelles, Londres, Copenhague et Moscou, entraina dans les pays développés un remplacement rapide des réseaux de tramways hippomobiles par des trams électriques à courant continu.

[Rockandrail]

Si l’électrification se généralisa via les trams pour le transport de voyageurs, les locomotives électriques furent initialement réservées à des exploitations industrielles, essentiellement minières, ou au transport de marchandises.

La première locomotive électrique développée pour l’exploitation minière par Siemens fut mise en service en 1882 dans la mine de charbon de Zauckerode en Saxe.
D’un poids de 1,5t, la locomotive développait une puissance de 3,7 kW et tractait un train de 15t, constitué de 20 wagonnets à charbon, à la vitesse de 12 km/h. L’alimentation électrique en 90 V continu se faisait via un tiroir roulant sur deux profilés en « T » fixés au plafond du tunnel.
Un an plus tard, Siemens et Halske livraient des équipements similaires à la mine de sel de Neustaßfurt et à une mine de charbon de Haute Silésie.
La locomotive de Zauckerode effectua du service jusqu’en 1927, soit pendant 45 ans. Elle fut ensuite rachetée par Siemens qui la fit exposer dans le hall de son usine de Berlin. Puis elle fut transférée au milieu des années 50 du vingtième siècle au sein du Werner-Von-Siemens-Institut à Munich.

Locomotive électrique minière S et H de Zauckerode en 1882

Paradoxalement, c’est aux Etats Unis d’Amérique, pays ayant ensuite majoritairement opté pour la traction diesel, que l’on vit à la fin du 19ème siècle l’accélération la plus spectaculaire du développement de l’utilisation de la traction électrique dans les transports urbains et interurbains. Si en 1885, il n’y avait aux Etats-Unis que trois lignes électriques totalisant 12 km et exploitant trois véhicules, dès 1893 on ne comptait pas moins de 400 lignes totalisant 10.000 km et utilisant 12.000 véhicules.

En Allemagne, il convient de remarquer la ligne Mödling-Hinterbrühl construite par Siemens et Halske dont la première partie jusqu’à Klausen fut ouverte le 22 octobre 1883. Elle servit beaucoup à démontrer l’utilité du transport ferré électrique. Mais ce ne fut réellement que l’ouverture du réseau de tramways électriques de Halle et la promulgation en 1892 de la loi prussienne permettant le développement de petites lignes privées qui amorça l’essor de l’électrification. Onze ans plus tard, le réseau électrique comptait 5500 km de voies et utilisait 8700 véhicules. La volonté de développer ce mode de traction était avérée mais il faudrait encore de nombreuses années avant qu’il ne pût surpasser les performances des locomotives à vapeur.

[tyrphon]

Assez cocasse, la dernière, surtout avec le barbu aux commandes!