L'expérience BLS
La Be 6/8 du BLS, précurseur de l'Ae 6/8 (photo ci-contre), construite en 1926 par le consortium Breda/SAAS développait le double de puissance des fameuses crocodiles des CFF. Elles étaient équipées d'un système de transmission découlant du système Westinghouse dont SAAS avait l'exclusivité pour la Suisse. Trois séries de locomotives des CFF utilisèrent ce système, dont les Be 4/7 qui furent très appréciées par les cheminots du Gotthard.
...La ligne Berne – Thoune fut la première ligne des CFF à avoir été électrifiée...
En 1919, soit 6 ans après le BLS, les CFF décidèrent d'électrifier leur réseau avec un système de tension de 15 kV~ 16 ⅔ Hz. La ligne Berne – Thoune fut la première ligne à avoir été électrifiée avec cette tension, suivie par la ligne du Gotthard. Ce laps de temps de six ans permit aux CFF de profiter pleinement de l'avancée technologie acquise par les principales entreprises industrielles suisses du domaine ferroviaire (SLM, BBC, MFO et SAAS) dans le cadre de la conception de locomotives, notamment pour le BLS. Parmi ces locomotives, relevons en particulier la Ce 6/6 de 1910 et la Be 5/7 de 1913.
C'est notamment sur la base de ces locomotives que furent développées les premières locomotives électriques des CFF, à l'instar de la locomotive expérimentale Fb 3/5 (ult. Be 3/5) dont le train de roulement découlait de la Be 5/7 et qui donna naissance à une série de soixante Ae 3/6 II.
Par la suite, le BLS demeura avant-gardiste, avec notamment les Be 6/8 de 1926 et les Ae 4/4 de 1944.
Prometteurs et puissants, mais lords et volumineux
Moteur à répulsion de système Deri. Deux de ces moteurs équipèrent la locomotive Midi E3310 de BBC, construite en 1910. Les deux moteurs emplissaient la quasi intégralité de l'habitable d'une locomotive de treize mètre de long.
...les premiers moteurs électriques développant un niveau de puissance acceptable sont extrêmement volumineux et lourds...
A l'aune des années vingt, il ne faisait plus aucun doute que le potentiel de la traction ferroviaire électrique était phénoménal.
Cela étant, les premiers moteurs électriques développant un niveau de puissance acceptable sont extrêmement volumineux et lourds. Dans ce contexte, les ingénieurs usèrent de tout leur génie pour réduire la taille et le poids de ces derniers.
Il fallut attendre 1944 et l'Ae 4/4 du BLS pour voir une locomotive puissante bénéficier d'une transmission avec prise directe des moteurs sur des essieux fixés sur un bogie.
Dans l'intervalle, il fallut innover, tester, concevoir. Les premières idées, à l'instar de ce qui se faisait avec les locomotives à vapeur furent de fixer les moteurs aux châssis des locomotives. Cette manière de faire régla le problème du poids du moteur (qui était dès lors réparti sur toute la longueur de la locomotive), mais créa un autre problème : celui de la transmission de la force du moteur aux roues.
Le premier réflexe fut à nouveau d'utiliser les techniques qui avaient fait leurs preuves pour les locomotives à vapeur et d'opter pour une transmission par le biais de systèmes de bielles. Cela étant, la transmission électrique n'étant pas souple, cette manière de faire n'obtint pas de bons résultats, notamment à haute vitesse.
Les challenges des ingénieurs furent dès lors de trouver des systèmes de transmission compatibles à ce nouveau mode de traction afin de pouvoir pleinement bénéficier de son potentiel de puissance et de vitesse.
Le système de transmission par bielles
Train de roulement d'une crocodile des CFF (Ce 6/8 II).
Cette série de véhicules fut l'une des premières grande série de véhicules électriques avec un système de transmission par bielles.
Ces véhicules furent le fer de lance de la traction de trains de marchandises sur la ligne du Gothard jusqu'au milieu des années cinquantes.
...Ce système à l'avantage de permettre un certain jeu dans l'entrainement des essieux et, par la même, permettre au train de roulement d'absorber partiellement les aspérités des voies. Il permet également une certaine souplesse de transmission...
Comme mentionné précédemment, les premiers moteurs électriques sont lourds et volumineux. Plusieurs solutions furent trouvées pour parer à ce problème. La solution la plus courante fut de fixer les moteurs au châssis des locomotives, quitte à articuler les locomotives en plusieurs parties (à l'instar des crocodiles). Une autre solution fut de fixer les moteurs sur des bogies.
Une fois les moteurs fixés, leur force doit être transmise aux roues motrices. Pour les locomotives à vapeur, cette transmission s'effectue à l'aide de systèmes de bielles. Les ingénieurs furent dès lors tentés de répliquer ce principe pour les locomotives électriques. Ce principe fut utilisé à satisfaction pour les locomotives du Simplon, de la ligne expérimentale Seebach – Wettingen, ainsi que pour les premières locomotives du BLS.
Ce système à l'avantage de permettre un certain jeu dans l'entrainement des essieux et, par la même, permettre au train de roulement d'absorber partiellement les aspérités des voies. Il permet également une certaine souplesse de transmission, tant bien même la traction électrique est amplement mois souple que la traction thermique.
A l'inverse, il ne répartit pas sa force de manière constante, ce qui est problématique avec une transmission peu souple comme celle d'un moteur électrique et, à haute vitesse, il tend à déstabiliser la locomotive. Enfin, ces mécanismes de bielles se sont montrés plus fragiles lorsqu'ils étaient utilisés avec une traction électrique qu'avec une traction à vapeur.
Dans les années vingt, les CFF commandèrent quatre grandes séries de locomotives à bielles (Ae 3/6 II, Be 4/6, Ce 6/8 II et Ce 6/8 III). Bien qu'elles aient été assez rapidement dépassées par des véhicules de conception plus moderne, ces locomotives furent exploitées durant une période de 40 à 60 ans. Le système de bielle fut encore utilisé jusque dans les années soixante pour la conception de locomotives de manœuvre, tant sa fiabilité et sa robustesse n'était plus à démontrer dans le cadre d'une utilisation à basse vitesse.
Véhicules de ligne des CFF à transmission par bielles
1919 - 1926
Le système de transmission Büchli
Schéma du fonctionnement du système de transmission Büchli.
Ce système permet une transmission flexible de l'effort entre le moteur et l'essieu.
...L'ingénieur suisse, Jakob Büchli, trouva une solution qui permettait une transmission flexible de l'effort entre le moteur et l'essieu...
A l'aune des années vingt, les moteurs électriques sont lourds et volumineux. La solution la plus logique est donc de les fixer au châssis de la locomotive. Cette solution a toutefois l'inconvénient de limiter les possibilités de suspension des essieux moteurs. Si a basse vitesse un système d'essieu fixe ne pose pas de problèmes fondamentaux, à haute vitesse, cela peut occasionner un déséquilibrage du véhicule, mais également une usure prématurée des systèmes de transmission. L'ingénieur Jakob Büchli (1876-1945) de la firme BBC trouva une solution qui permettait une transmission flexible de l'effort entre le moteur et l'essieu. Il monta, unilatéralement à l'extérieur de l'essieu des leviers articulés. Le mouvement de rotation du moteur pouvait ainsi, malgré le déplacement des essieux suspendus, être transmis par par un train d'engrenage sur l'essieu moteur. Le système de transmission Büchli fut, durant deux décennies, l'un des systèmes de transmission le plus efficient. Son utilisation dépassa largement les frontières suisses.
Véhicules de ligne des CFF à transmission Büchli
1921 - 1931
Le système de transmission Westinghouse
Essieu creux (fixe) avec sa roue d'entrainement (sur la droite) et, à chaque extrémité, les six amortisseurs qui entrainent l'essieu flottant et les roues motrices de la locomotive.
...Les ateliers Sécheron à Genève avait obtenu l'exclusivité du système de transmission Westinghouse pour la Suisse...
Comme déjà mentionné dans le chapitre précédent, les moteurs électriques sont lourds et volumineux. La solution la plus logique est donc de les fixer au châssis de la locomotive. Cette solution a toutefois l'inconvénient de limiter les possibilités de suspension des essieux moteurs. Si a basse vitesse un système d'essieu fixe ne pose pas de problème fondamental, à haute vitesse, cela peut occasionner un déséquilibrage du véhicule, mais également une usure prématurée des systèmes de transmission.
A l'instar de BBC et de sons système de transmission Büchli, l'entreprise américaine Westinghouse trouva une solution qui permettait une transmission sur des essieux flottants.
SAAS qui avait obtenu l'exclusivité du système de transmission Westinghouse pour la Suisse construit trois séries de locomotives pour les CFF (Ae 3/5 / Ae 3/6 III / Be 4/7).
Dans les faits, chaque essieu moteur est entraîné indirectement par deux moteurs. Les moteurs ont une prise directe sur un premier essieu creux (non flottant) à l'aide d'une roue d'entrainement. La roue d'entrainement est fixée d'un seul côté de l'essieu creu.
Chaque extrémité de l'essieu creux se termine par un disque sur lequel six amortisseurs sont disposés en étoile.
L'essieu principal qui supporte les roues motrice s'insère dans l'essieu creux. La différence de diamètre entre l'intérieur de l'essieu creux et de l'extérieur de l'essieu principal (flottant) permet à ce dernier de bouger, afin d'absorber les disparités des voies.
Lorsque l'essieu principal (flottant) est inséré dans l'essieu creux et que les roues sont fixées, les six amortisseurs s'intègrent entre les six bras de roue. La transmission est ensuite effectuée par la pression des amortisseurs directement sur les bras de roue.
Cette configuration permet aux roues motrices et à l'essieu principal (flottant) de bouger sans torsion entre les pignons et la roue d'entrainement.
Véhicules de ligne des CFF à transmission Westinghouse
1922 - 1925
Le système de transmission universel SLM et les dernières locomotive de l'âge d'or
Vue du système de suspension à l'intérieur d'entrainement de l'essieu.
La transmission universelle SLM est caractérisée par un double rapport de démultiplication. Deux moteurs coaxiaux opposés sont fixés au châssis de la locomotive au-dessus de l'essieu moteur. Les moteurs sont couplés au niveau du second rapport d'entrainement.
L'essieu est ensuite entraîné via une roue d'entrainement fixée au centre de l'essieu. La suspension de l'essieu se fait à l'intérieur de de cette roue d'entrainement.
...Ce système consistait avant tout à réduire au maximum la masse non suspendue et par là même réduire les besoins de suspension...
Le système de transmission universel SLM est un système de transmission inventé par l'ingénieur suisse Jakob Buchli (1876-1945) pour le compte de SLM. Alors qu'il travaillait pour BBC, cet ingénieur avait déjà mis au point le système de transmission Büchli. Ce système éprouvé équipa les deux plus grandes séries de locomotives des CFF des années vingt (Ae 3/6 I et Ae 4/7).
A l'instar des systèmes Büchli et Westinghouse, le système de transmission universel SLM permettait une transmission flexible de l'effort entre un moteur fixé au châssis du véhicule et des essieux flottants. Le principe de base de la transmission universelle SLM différait de ses prédécesseurs, puisqu'il consistait avant tout à réduire au maximum la masse non suspendue et par là même réduire les besoins de suspension.
D'un point de vue technique, le grand avantage de ce système est sa taille compacte et son faible poids. Par ailleurs, ce système peut facilement être adapté à tout type de locomotive (rapport puissance vs vitesse). Cependant, ce système s'est avéré clairement moins résistant que le système Büchli. De surcroît, il était très difficile d'accéder aux parties sensibles pour les travaux de maintenance et de réparation. Enfin, les cheminots n'aimaient pas se système car il était extrêmement bruyant.
Les défauts du système auraient sans aucun doute pu être éliminés, mais les avancées dans la miniaturisation des moteurs et des composants de transmission, plaidèrent en faveur de la conception de locomotives à bogies avec prise directe d'engrenage sur les essieux, à l'instar de ce qui se faisait sur les automotrices légères depuis le milieu des années trente.
Véhicules de ligne des CFF à système de transmission universelle SLM et dernières locomotives de l'âge d'or
1932 - 1941
Les locomotives de manœuvre et de triage de première génération
Ee 3/3 issue de la 3ème sous-série, photographiée en 1959 à Lucerne. Notez le magnifique fourgon postal en tête de convoi.
…les locomotives de manœuvre à vapeur consommaient énormément de combustible de par le fait qu'elles devaient être constamment opérationnelles...
Avec le début de l’électrification du réseau CFF dès 1919, il fut rapidement décidé de développer des locomotives électriques de manœuvre électriques. En effet, les locomotives de manœuvre à vapeur consommaient énormément de combustible de par le fait qu'elles devaient être constamment opérationnelles.
Deux prototypes furent livrés aux CFF en 1923. Après des premiers tests et moyennant plusieurs ajustements, il s’avéra que le concept était optimal et, entre 1928 et 1966, 146 véhicules de type Ee 3/3, découlant de 5 sous-séries furent livrés.
A ces véhicules s’ajoutèrent, entre 1957 et 1963, deux sous série d’Ee 3/3 II bicourant totalisant 15 véhicules pouvant circuler sous tension alternative de 15 kV~ 16 ⅔ Hz et sous tension alternative de 25 kV50 Hz 25 kV (SNCF).
Enfin, deux prototypes de locomotives de triage de type Ee 6/6 furent livrés en 1962.
Ces 165 véhicules composèrent la première génération de locomotives électriques de manœuvre et de triage des CFF. Tous ces véhicules disposent du même train de roulement de la locomotive expérimentale Fb 2 x 3/4 (ult. Ce 6/8 I). La transmission est effectuée du moteur à un arbre intermédiaire de transmission et de cet arbre à l'essieu moteur le plus éloigné. Depuis le point d'attache sur l'essieu le plus éloigné, une bielle rectiligne relie les deux autres essieux moteurs. Cette disposition qui fonctionnait de manière optimale à faible vitesse, avait l'avantage d'être peu compliquée et très résistante.
Les locomotives de manœuvre et de triage de première génération
1923 - 1962
Tracteurs électriques de première génération
Plusieurs tracteurs de manoeuvre électriques, ainsi qu'une épave d'Ae 3/6 II, le 19.06.1993 à Olten.
...Entre 1927 et 1969, près de 200 tracteurs électriques et bimodes ont été commandés...
La boucle ne serait pas bouclée sans dédier un chapitre aux tracteurs électriques de première génération, ces véhicules d'appoint dédiés aux manœuvres dans les gares de moindre importance ou sur les raccordements industriels.
Entre 1927 et 1969, près de 200 tracteurs électriques et bimodes (électrique/accumulateur ou électrique/thermique) ont été commandés. A cela s'ajoute une vingtaine de tracteurs à accumulateurs.
La désignation des tracteurs était identique à celle des locomotives jusqu'en 1932 (eg. Ee 2/2). Passé cette date, ils ont reçu une désignation composée de la lettre T (traktor) suivie de l'indicateur de traction (e : électrique / m : thermique / a : accumulateur). Ultérieurement, un chiffre romain a encore été ajouté. Ce chiffre donne une indication de la puissance du véhicule (I de la puissance la plus faible à IV la plus élevée).
D'un point de vue technique, les tracteurs électriques de première génération, objet du présent chapitre, sont tous développés de la même manière dans une typologie d'essieu de type 'B' (à l'exception des Te 91-99 de type 'Bo'). Un moteur fixé au châssis du véhicule actionne en prise de transmission directe l'essieu principal et, par couplage par bielle, le second essieu.
S'agissant des tracteurs à accumulateurs, ces derniers sont composés de deux essieux de nomenclature 'Bo'. De globalement faible puissance, ils ont plutôt été dédiés à des activités de chantier ou d'appoint dans les ateliers.
Tracteurs électriques de première génération
1927 - 1967
Tracteurs bimodes de première génération
1945-1967
Tracteurs à accumulateurs de première génération
1909 - 1943
Tracteurs thermiques de première génération
Tracteur Tm 560 photographié le 5 juin 1962 à Kreuzlingen
...quelques 150 tracteurs furent livrés au CFF entre 1928 et 1931…
Dès le début du XXème siècle, avec l’avancée technologique des moteurs à essence ou diesel, une volonté de suppléer à la traction vapeur pour les services de manœuvre et de travaux fait son chemin.
Cela se justifie avant tout par les inconvénients de ce type d’exploitation avec des véhicules à vapeur. D’une part, l’exploitation d’un véhicule à vapeur nécessite deux personnes. D’autre part, la mise en opération d’une locomotive à vapeur prend du temps et, une fois opérationnelle, la locomotive doit être alimentée en permanence, même si elle n’est utilisée que de manière sporadique.
Dans ce contexte, à notre connaissance, quelques 180 tracteurs furent livrés au CFF entre 1928 et 1931, avec une puissance allant de 20 à 75kW. Parmi ces véhicules, relevons que la grande majorité de ces tracteurs découlent de cinq grandes séries.
La liste des véhicules ci-dessous n’est malheureusement pas exhaustive et ne comprend pas les draisines, car dans les faits, certains véhicules n’ont même pas été numérotés, d’autres n’ont fait qu’un passage éphémère aux CFF où ont directement été fabriqués par l’un ou l’autre des ateliers CFF. De surcroit, les véhicules répertoriés ont fréquemment été renumérotés, soit en fonction de leur puissance, soit en fonction de leur affectation avec parfois des numéros utilisés au fil du temps pour plusieurs véhicules.
Du fait d’une puissance relativement limitée ces véhicules ont été affectés aux manœuvres en gares d’importance secondaire, pour la traction en atelier ou la traction de trains de chantier.
Tracteurs thermiques de première génération
1925 - 1934
Tracteurs thérimiques de la ligne du Brünig (à écatement métrique)
1922 - 1929
Les premières séries de voitures-voyageurs des CFF
Véhicule lourd des CFF de type AB. Ces véhicules sont issus de la transformation d'anciennes voitures
...page en construction, à compléter...
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