Ligne d'essai à La Jonchière,
entre Bougival et Rueil Malmaison (vers 1865).
Girard conçut dès 1854 un système tout à fait original de chemin de fer glissant sur "coussin d'eau", propulsé par l'énergie hydraulique.
Le chemin de fer glissant de Girard préfigure l'aérotrain Bertin, mais aussi - tranposé à l'énergie électrique - les systèmes de tramways à "plots" utilisés notamment sur les tramways parisiens à la fin du XIXè siècle
Tout vient à point à qui sait attendre. Jamais proverbe ne fut plus vrai et ne trouva d'application plus directe qu'à propos du chemin de fer glissant dont on vient d'inaugurer un tronçon à titre expérimental, sur l'Esplanade des Invalides, système dont l'idée remonte à trente-cinq ans.
C'est en effet en 1854 que Louis-Dominique Girard, l'habile hydraulicien dont les turbines sont aujourd'hui universellement répandues, eut l'idée de construire un train sans roues, dans le but de réduire le frottement, et pour pouvoir atteindre de très grandes vitesses jusqu'alors inconnues, de substituer au roulement le glissement sur une mince lame d'eau sous pression. Malheureusement l'inventeur n'est plus là pour assister aux premières expériences un peu importantes de son système dont il avait fait les premiers essais à la Jonchère, entre Rueil et Bougival ; son installation fut détruite pendant la guerre, et lui-même tombait frappé par une balle prussienne, à peine âgé de quarante-huit ans, alors qu'il préparait les projets d'une petite ligne de Paris à Argenteuil, ligne dont il venait d'obtenir la concession.
L'idée de Girard n'est heureusement pas morte avec lui, elle a été reprise par un de ses anciens collaborateurs, qui, aidé de quelques amis, a réussi à établir la ligne de 125 mètres de longueur actuellement en fonction aux Invalides, à titre d'expérience et d'étude.
Nous nous contenterons d'indiquer aujourd'hui le principe de fonctionnement général du système, réservant l'examen des détails pour un article ultérieur. L'idée qui a guidé Girard consiste à supprimer les roues et la locomotive, en remplaçant les unes et l'autre par des actions hydrauliques. Le système de glissement et Ie système de propulsion sont donc absolument distincts.
Suspension et entraînement. - Le train est formé d'un wagon de manœuvre renfermant des réservoirs d'eau et d'air comprimé dont nous allons voir la fonction dans un instant, et d'une série de voitures, au nombre de quatre dans le train d'études exposé aux Invalides, plus spécialement combiné en vue de donner satisfaction aux exigences particulières d'un train de chemin de fer métropolitain. Chacune des voitures du train repose sur six patins de forme rectangulaire, creux au milieu, et portant une série de rainures étroites à l'arrêt : ces six patins reposent sur deux larges rails plats formant la voie. Lorsqu'on veut mettre en route, on fait arriver de l'eau sous pression sous chacun de ces patins. Cette eau sous pression est fournie par des réservoirs disposés dans les wagons de tête, et la pression est maintenue constante à l'aide d'un réservoir à air comprimé qui vient agir sur l'eau par l'intermédiaire d'un détendeur. L'eau ainsi amenée sous le patin ne peut s'échapper qu'en le soulevant, et comme elle arrive sur tous les patins à la fois, il en résulte que tout le train se trouve soulevé en même temps et vient flotter, en quelque sorte, sur une série de coussinets liquides excessivement minces, formant une suspension fort douce, et que l'eau sous pression venant des réservoirs entretient d'une façon continue, réparant les fuites d'eau qui se produisent autour de chaque patin. A cet instant, le train tout entier est assimilable à un bateau qui flotterait sur l'eau sans s'y enfoncer. Le frottement se trouve considérablement réduit, - les chiffres font encore défaut, -. ainsi que l'effort de traction, et, par suite, la puissance mécanique nécessaire pour communiquer, toutes choses égales d'ailleurs, à un train donné une vitesse donnée.
Propulsion. - Pour produire l'entraînement du véhicule ainsi suspendu hydrauliquement, chacune des voitures porte une sorte de turbine rectiligne formant une véritable crémaillère régnant sur toute la longueur du train. Sur la voie, de distance en distance sont disposés des ajutages fixes portant un certain nombre de directrices par lesquelles l'eau sous pression peut, à un moment donné, s'échapper. L'admission de l'eau dans ces ajutages fixes est commandée par un levier que peut maœuvrer le mécanicien placé dans la voiture de tête : l'ensemble est assimilable à une turbine sans fin dont la partie mobile se déplacerait suivant l'axe de la voie et viendrait rencontrer successivement tous les ajutages. Le propulseur est donc entièrement fixe, et la force motrice est cueillie sur la voie par le train lui-même, en chaque point du parcours. A cet effet, une conduite maîtresse d'eau sous pression règne tout le long de la voie, sous les rails, et communique successivement avec tous les ajutages, chacun d'eux se refermant automatiquement dès que le train est passé. Deux séries d'ajutages agissant sur deux crémaillères-turbines disposées parallèlement l'une au-dessus de l'autre, permettent de marcher à volonté en avant ou en arrière. Telles sont les grandes lignes du fonctionnement du système Girard, auquel son continuateur, M. Barre, a su apporter une série de perfectionnements qu'il est impossible de signaler dans une description aussi sommaire, sans figures à 1'appui. Les avantages réclamés en faveur de ce système sont nombreux : signalons en première ligne l'absence de trépidations et de mouvements de lacets, la douceur du mouvement pouvant se comparer à celui d'un traîneau glissant sur la glace. Signalons encore la douceur des arrêts, l'absence de fumée et de poussière, ainsi que le faible bruit, la légèreté du matériel glissant, ainsi que celle des travaux d'art qui en résulte, l'absence de graissage, la suppression complète des frais d'entretien des roues et bandages, ressorts de traction, tampons de choc, l'économie de frais de traction, et, en dernier lieu, la possibilité de réaliser de grandes vitesses, pouvant atteindre, si l'on en croit certains journaux, jusqu'à 200 kilomètres par heure.
Le chemin de fer glissant serait particulièrement approprié aux pays de montagnes possédant des chutes d'eau naturelles et présentent des rampes inaccessibles aux chemins de fer ordinaires; aux chemins de fer dits à ficelle, dans lesquels l'emploi des roues cause souvent des accidents; au transport des masses d'un poids considérable et indivisible, en ne conservant que la suspension et le glissement hydraulique, avec un mode quelconque de traction ; aux chemins de fer métropolitains, aériens et souterrains, etc.
Sans partager l'enthousiasme des promoteurs de ce système, enthousiasme qu'il convient d'encourager chaque fois qu'il s'agit d'une entreprise nouvelle, nous estimons qu'i1 appartient à l'expérience de juger en dernier ressort, et de faire la part entre le rêve et la réalité. En tout cas, il est impossible de retirer au système le grand mérite de l'originalité, et même, pour la génération actuelle, de la nouveauté, car bien peu ont connu ou se souviennent encore des premières expériences si rudimentaires de la Jonchère. Souhaitons aux promoteurs le succès que mérite leur tentative hardie, et que les recettes à réaliser pendant les trois mois d'Exposition qui restent encore à courir, arrivent à couvrir les dépenses faites en vue de démontrer la valeur industrielle des projets de notre compatriote Louis Girard.
Le deuxième article (paru dans le n° 852) est illustré de plusieurs gravures sur bois de Louis Poyet.
L'Exposition de 1889 a produit peu de nouveautés mécaniques tout à fait originales, et le chemin de fer glissant dont elle offre au public une application en fonctionnement, peut passer certainement pour l'une des plus curieuses et intéressantes de celles-ci. La Nature a déjà signalé ce chemin de fer au moment de son inauguration, nous donnerons aujourd'hui des détails plus complets sur un mode de traction auquel on ne saurait refuser le mérite de l'originalité.
La traction par glissement sur un fluide ou un liquide comme l'air ou l'eau donnant un frottement aussi réduit que possible entraîne dans l'effort développé une économie considérable, par rapport à l'effort de roulement ; le frottement sur l'air serait à peu près insignifiant, et sur l'eau il est encore beaucoup plus faible que dans le roulement des surfaces métalliques en contact. On aurait donc là le moyen de réduire dans une proportion énorme les efforts de frottement inutilement développés dans la traction habituelle des voies ferrées, et on comprend que des ingénieurs distingués comme le célèbre M. Girard, et M. Barre qui reprend actuellement son idée, s'y soient attachés avec ardeur malgré les difficultés de toute nature qu'entraîne la nécessité d'interposer continuellement une matière fluide ou liquide, et d'empêcher tout contact métallique sur une ligne de grande longueur.
M. Girard, qui a fait les premières études sur le chemin de fer glissant, avait d'abord en vue en 1852 l'application directe de l'eau à la traction sur les voies ferrées pour remplacer la locomotive dans la traversée des lignes montagneuses. On voit en effet que, sur les pentes un peu fortes, la locomotive perd rapidement tout son effet utile car l'effort qu'elle peut développer ne sert plus qu'à la remorquer elle-même par adhérence, et elle ne peut plus entraîner que des charges insignifiantes. Les inventeurs ont donc cherché à compléter cet effort adhérent par la crémaillère ou à remplacer la locomotive par une machine fixe assurant la traction par un câble. Ces machines peuvent être actionnées enfin en utilisant les chutes d'eau si nombreuses dans les pays de montagnes, et DI. Girard s'était proposé de supprimer même celles-ci en faisant agir directement sur le train les courants d'eau dont il pouvait disposer. L'eau est amenée au milieu de la voie par une série d'ajutages fixes, également espacés, qui la projettent sur une série d'aubes courbes fixées au-dessous des voitures et qui forment une sorte de turbine rectiligne, s'étendant sur toute la longueur du train. La distance des ajutages fixes est toujours inférieure à cette longueur, de sorte que le train reste continuellement soumis à l'impulsion de l'eau sous pression, ne pouvant pas quitter un ajutage avant d'avoir atteint le suivant.
Partant de là, M. Girard avait reconnu qu'il y aurait une économie considérable à supprimer tout roulement et à remplacer les roues de la voiture par des patins frottant sur Ies rails, à condition d'interposer entre les surfaces métalliques une mince nappe d'eau ou même d'air, si la chose avait été possible. Une ligne constituée d'après ces deux principes avait été établie par lui à titre de spécimen, dans sa propriété de la Jonchère, sur une longueur de 40 mètres, avec une pente uniforme de 50 millimètres par mètre, et dans ces conditions restreinte, 1e fonctionnement en était satisfaisant. Malgré ce premier succès et l'appui qui lui était accordé par l'empereur Napoléon III, il ne put obtenir en temps utile la concession d'une grande ligne qu'il sollicitait depuis longtemps pour faire un essai décisif. Cette concession lui fut accordée seulement en 1869, pour la ligne de Calais à Marseille; mais il mourut en 1871 victime de la guerre, sans avoir pu la réaliser.
Cette idée du chemin de fer glissant était tombée en quelque sorte dans l'oubli lorsqu'elle fut reprise par M. Barre qui avait été le collaborateur de M. Girard, et celui-ci installa avec certaines modifications la voie d'étude qui figure actuellement à l'Exposition de 1889. Cette voie, établie le long de la palissade de clôture de l'Esplanade, présente une longueur d'environ 165 mètres; elle reçoit un train formé de plusieurs wagons découverts portant chacun la ligne d'aubes par lesquelles se fait l'entraînement au moyen de l'eau projetée des ajutages fixes disposés le long du parcours. La figure 1 donne la vue extérieure du train glissant, et la figure 2 donne la vue détaillée, permettant de faire l'étude des principaux organes du système qui sont : le patin du wagon, le rail et le propulseur.
Le patin du wagon qui forme l'organe essentiel est représenté en P dans la figure 2 et on le retrouve en vue détaillée dans la figure 3. C'est une sorte de tiroir renversé frottant par ses bords ou gardes sur le rail R et portant en son milieu sur le couvercle une crapaudine qui reçoit le poids du wagon par l'intermédiaire d'une tige de suspension. Cette crapaudine est descendue aussi bas que possible sans atteindre nécessairement le niveau des gardes frottantes; cette disposition, imaginée par M. Barre, à pour but d'abaisser autant que possible le centre de suspension afin de l'amener au-dessous du centre de poussée déterminé par la réaction de l'air comprimé à l'intérieur de la boite, et prévenir ainsi tout renversement. Celle qu'avait adoptée primitivement M. Girard ne donnait pas des résultats aussi satisfaisants, car le point d'appui de la tige se trouvait beaucoup trop relevé au-dessus de la surface de frottement, et le patin manquait de stabilité. Ajoutons que la crapaudine présente une surface d'appui sphérique avec un jeu suffisant dans la partie supérieure afin de permettre au patin d'obéir à tous les dévers possibles du rail.
L'eau arrive dans l'intérieur de la boîte formée par le patin par une tubulure S ménagée sur le couvercle, elle s'y accumule sous pression en comprimant l'air qui est refoulé vers le haut et tend à soulever le patin qui appuie contre le rail. L'eau tend alors à s'échapper par tout le développement du périmètre; mais l'évacuation est gênée par quatre cannelures concentriques avec points d'interruption en chicane ménagées sur les gardes des tiroirs. Ces cannelures, dont le tracé a été étudié à cet effet, amortissent peu à peu le tourbillonnement de l'eau, et il se produit graduellement une pression suffisante pour que le patin se soulève avec le véhicule, et laisse écouler ainsi une mince nappe d'eau de 1/2 à 3/4 de millimètre qui empêche tout contact entre les gardes et les rails.
D'après les expériences pratiquées à Senlis par M. Barre, un patin supportant une charge totale de 1060 kilogrammes, alimenté par un réservoir d'eau en charge sous pression d'air variant de 3 à 2 kilogrammes, a débité 140 litres d'eau en 2 minutes 25 secondes, soit 0,963l par seconde. La pression de l'air comprimé sous le patin s'est maintenue constante à 1,800 kg, et la résistance au glissement pendant la marche n'a pas dépassé 0,500 kg; c'est à peine le cinquième, comme on voit, de la résistance au roulement, dans les conditions les plus favorables. Les rails reçoivent la forme d'une semelle en U renversé, élargie afin de diminuer la pression supportée par unité de surface, les patins sont munis d'autre part de talons qui viennent frotter contre les joues du rail et préviennent aussi toute déviation pendant la marche. Il faut évidemment que le rail soit installé suivant une position bien déterminée et tout à fait invariable pour assurer la portée parfait du patin avec interposition d'une lame. d'eau d'épaisseur constante et prévenir le contact des surfaces métalliques dans toutes les positions ; c'est là peut-être la condition la plus difficile à remplir sur une voie un peu longue qui présentera nécessairement des dénivellations, et on peut se demander si en a pratique on y parviendrait jamais.
Les joints forment aussi une grosse difficulté à raison de la nécessité d'assurer la continuité pour ainsi dire étanche des barres successives, et cela, malgré le jeu des dilatations, et les dénivellations qui se produisent toujours en ces points sous l'influence de la charge mobile. M. Girard y avait pourvu d'une manière très ingénieuse, en prenant des barres terminées en biseau entre lesquelles il interposait un coin en forme de V refoulé par un ressort qui le repoussait plus ou moins suivant les besoins en raison du jeu ménagé à chaque instant entre les extrémités des barres. M. Barre a remplacé ce joint un peu compliqué par une disposition plus économique : les rails sont en forme d'U renversé retenus à leurs extrémités par des pattes scellées dans les dés en pierre et dans les longrines de supports; sur les abouts est aménagée une rainure légèrement courbe peu profonde qui reçoit un boudin en caoutchouc de 8 à 10 millimètres de diamètre. Le joint des rails est serré à 2 ou 3 millimètres, et on obtient ainsi au-dessus du caoutchouc une sorte de petite cuvette étanche qui laisse cependant la liberté des dilatations.
Il nous faut, à présent, parler du propulseur qui complète l'installation du chemin de fer glissant. L'eau sous pression, dirigée par une conduite maîtresse régnant sur toute la longueur de la voie, est amenée comme nous l'avons dit; dans des appareils fixes répartis sur toute la voie d'où elle s'échappe à l'arrivée du train en exerçant son impulsion sur les aubes mobiles, et entretient ainsi le mouvement. L'eau arrive d'abord dans une boite à clapet fixée au-dessous du propulseur. Cette boite représentée en détail figure 4 est maintenue fermée par l'effort même de la pression de l'eau, et elle s'ouvre seulement sous l'action d'une aiguille portée par le véhicule d'avant du train qui recule le clapet. L'eau arrive alors dans le propulseur et jaillit avec force par le bec B (fig. 2) ; elle rencontre ainsi les aubes A du wagon mobile, lesquelles se présentent en face du bec. L'écoulement de l'eau continue dans ces conditions jusqu'à ce que le robinet d'admission dans le propulseur soit fermé par une seconde aiguille fixée sur le véhicule d'arrière du train. Un trou spécial ménagé sur le robinet permet l'échappement gradué dans les positions successives qu'il occupe, et il atténue ainsi un peu les chocs auxquels l'appareil se trouve soumis par ces manœuvres. La buse du propulseur est munie d'ailleurs d'un clapet de vidange automatique pour assurer l'évacuation de l'eau en temps de gelée lorsque le propulseur ne fonctionne pas.
Les propulseurs sont munis enfin d'organes spéciaux D dits amortisseurs placés à poste fixe sur la voie. Ces amortisseurs sont disposés en face des propulseurs, avec un jeu suffisant pour le passage des aubes mobiles. Ils forment un canal vertical de forme parabolique qui recueille l'eau traversant les aubes, et à la partie inférieure, sont ménagées huit rangées de chaînes pendantes sans fin C qui ont pour but d'amortir la vitesse de l'eau; elles se trouvent entraînées en effet dans la veine liquide sortant du canal, et elles se noient dans la masse de l'eau dont elles absorbent la force vive. L'eau tombe sans vitesse dans un canal collecteur d'où elle est reprise pour servir ultérieurement, la même eau devant toujours être employée.
Quant à l'alimentation des patins, elle se fait par le tender lui-même, qui emporte des accumulateurs d'air comprimé servant à refouler l'eau sous pression dans les patins. Si les parcours sont très longs, il est nécessaire d'avoir sur le tender une machine spéciale pour comprimer l'air. On voit d'après cette description comment s'opère la mise en marche du système : il suffit au départ d'ouvrir le robinet du premier propulseur au moyen de l'aiguille d'avant du train, et le mouvement se continue ensuite, en ouvrant successivement les propulseurs par l'aiguille d'avant, tandis que l'aiguille d'arrière le referme. Si le train doit revenir sur la même voie, il faut une seconde série de propulseurs agissent sur une seconde ligne d'aubes dirigées en sens inverse et disposées sous les wagons à côté de la première. Pour le départ, après un arrêt en pleine voie, il faut une transmission sur la longueur du train permettant d'actionner le robinet du propulseur convenable quelle que soit sa position par rapport au train.
Il y aurait également des questions assez difficiles a résoudre dans une exploitation un peu importante pour les aiguillages, les changements de voie, la gelée, etc. Nous ne croyons pas qu'il y ait à s'en préoccuper actuellement, car tout ingénieuse qu'elle est, l'application du chemin de fer glissant restera probablement limitée longtemps à certains cas spéciaux sur des lignes de peu d'étendue. Si on arrivait toutefois à obtenir un moteur plus indépendant de la voie qui permît de supprimer la conduite d'eau avec ses propulseurs, comme par exemple avec un moteur actionné par conducteur électrique, ce système retrouverait beaucoup plus d'élasticité, et il pourrait recevoir sans doute des applications plus variées surtout sur les lignes métropolitaines, car il supprime toute fumée, et il assure un mode de traction particulièrement agréable pour les voyageurs. Il est fondé enfin sur une idée très ingénieuse et même économique au point de vue théorique, et, il serait fâcheux de la voir rester toujours inutilisée.
X..., ingénieur.
© 2001 by Frédéric Delaitre
Created: 01/07/27
