Historique des Transports Ferroviaires

L’historique des transports ferroviaires met en avant deux développements : celui de l’évolution du transport lui-même, c’est-à-dire du train, mais également celui du support sur lequel il roule : le rail.

En effet, l’invention du train découle de celle du rail...

Les premiers rails ont fait leur apparition en France, plus précisément en Alsace, dans les mines de charbon en 1544. Ils étaient en bois, et les chariots qui circulaient dessus étaient tirés par des chevaux. En réalité, le rail a été créé dans un premier temps pour réduire le travail à fournir lors du déplacement d’une charge massive.

Rail Way

Le fer a commencé à remplacer le bois au début du XVIIIe siècle, pour les roues comme pour les rails. C’est un anglais, Richard Reynolds, qui introduisit pour la première fois en 1767 les premiers rails métalliques. Ce ferrement du rail et des mobiles roulant dessus a été suivi de la naissance de la notion de tramways. Concernant le guidage des chariots, il y a eu premièrement des ornières revêtues de plaques métalliques dans lesquelles les roues étaient guidées, puis lorsque les « roues à boudin » ont été inventées, l’ingénieur anglais William Jessop a conçu des rails adaptés spécialement pour accueillir ce type de roues. Enfin, en 1802, ce même ingénieur a établi à Londres ce qui semble être le premier chemin de fer public : le Surrey Iron Railway.

Jusque-là les wagons ont toujours été tirés par des chevaux. Les machines à vapeur existaient déjà, c’étaient des pompes qui fonctionnaient de la manière suivante : elles produisaient du vide dans une chambre fermée où un jet d’eau permettait de faire se condenser la vapeur. Des vannes dites d’admission et d’échappement régulaient la quantité de vapeur, et donc la puissance fournie par la machine. C’est par James Watt, ingénieur en mécanique écossais, que beaucoup d’améliorations ont été apportées à la machine à vapeur à partir des années 1760. Grâce à lui, le français Nicolas Joseph Cugnot réussit en 1770 à allier la mobilité avec la puissance de la vapeur en construisant son « Fardier », le premier véhicule capable de se déplacer à l’aide d’un moteur. Il ne resta plus qu’à faire rencontrer le rail avec la vapeur…

C’est Richard Trevithick qui s’en chargea : en 1804, naquit la première locomotive à vapeur de déplaçant sur des rails. Elle parcourut 15 kilomètres à la vitesse de 8 km/heure. De nombreux ingénieurs se sont mis alors à travailler sur cette invention, afin de l’améliorer. Georges Stephenson inventa en 1813 la première locomotive à roues adhérentes, facilitant le déplacement du train et qui simplifia la conception des aiguillages.

Entre temps, l’inventeur américain Olivier Evans eut l’idée en 1812 d’établir un grand réseau de lignes à longue distance, desservi par des locomotives rapides, reliant les villes entre elles avec des voies parallèles pour circuler dans les deux sens, afin de réduire le temps de parcours des voyageurs et du transport des marchandises.

Locomotives

Et le projet vint à terme le 27 septembre 1825 : en Angleterre, la première ligne de chemin de fer destinée aux voyageurs fut inaugurée par la compagnie Stockon and Darlington, Georges Stephenson étant aux commandes de la « Locomotion n°1 ».

 

Ainsi, le transport ferroviaire connut un grand Boom : en Angleterre, 50 000 ouvriers ont été employés pendant 40 ans à partir de 1830 pour construire les voies de chemins de fer. En 1826, le premier tunnel ferroviaire fut percé en France à Terrenoire pour construire la ligne St Etienne – Lyon. Les améliorations des locomotives à vapeur se succèdent, afin de gagner en puissance et en vitesse de déplacement, des concours étant même organisés. La barre des 100 km/heure fut atteinte en 1835 sur la ligne Liverpool – Manchester à l’aide d’une locomotive Sharp & Roberts de type 111. Parmi les inventions ont peut retenir celle du frein à air, le fonctionnement étant le suivant (en deux mots): des cylindres de frein relier aux roues sont à une pression constante de 5 bar. Lorsqu’il veut freiner, le mécanicien de la locomotive relâche la pression : le cylindre se remplit alors d’air comprimé, enclenchant un piston qui appuie sur les sabots de frein. Pour desserrer le frein, il suffit de rétablir la pression à 5 bar.

 Freins à air 2Freins à air 1

Fonctionnement du frein à air

Les réseaux de chemins de fer ne cessent donc de grandir entre 1830 et 1870. C’est alors que l’électricité fit son apparition dans les zones urbaines. Frank J. Sprague essaya alors en Virginie d’établir un nouveau chemin de fer urbain électrique. Suite à cet essai et au développement de l’électricité, des chemins de fer souterrains ont été établit. C’est ainsi que naquirent les métros de Londres et de New York par exemple.

Réseau Français

L’électrification connaissant un grand succès, les compagnies décident de l’appliquer sur les grandes lignes. Reste à savoir comment fournir cette énergie aux trains. Pour permettre ce captage de courant, deux méthodes vont être utilisées :

 

  • Soit un troisième rail, appelé "rail conducteur", est utilisé comme prise de courant
  • Soit on utilise des caténaires supportant des fils de contact aériens

 

Le troisième rail est le plus souvent alimenté au courant continu avec une tension ne dépassant pas 750 V. Cela importe donc des limitations en puissance et en vitesse. Toutefois, cette méthode est utilisée pour les métros et les voies étroites.

Les fils de contact aériens autorisent des tensions élevées. Le captage du courant s’effectue par un pantographe (dispositif articulé captant le courant par frottement sur la caténaire).

Seul l’Eurostar fait exception en étant équipé des deux systèmes d’alimentation.

Les premières locomotives électriques apparurent en 1879 grâce à Van Depoele et Siemens. Différentes alimentations sont choisies selon les Pays à l’époque : l’Angleterre opte pour le troisième rail, la France et les Pays-Bas choisissent une tension de 1500 V, la Belgique et l’Italie prennent 3000 V.  Ces pays utilisent donc un courant continu. Seulement l’Allemagne, l’Autriche et la Suisse adoptent le courant alternatif de 15 000 V monophasé à une fréquence de 16 Hz 2/3. Cette différence d’alimentation entre les pays a été choisie par sécurité : si un pays venait à envahir un autre, ses trains ne pourraient pas fonctionner lors de l’invasion. Finalement, en 1947, des essais en Allemagne puis en France montrent qu’un courant alternatif de 25 000 V monophasé à 50 Hz est l’idéal (c’est le courant industriel). Ce courant est alors généralisé, et les pays qui n’avaient pas encore commencé leur électrification le sélectionnent.

Toutefois, le train électrique n’a pas totalement remplacé la locomotive à vapeur. Celle qui pourrait être désigné comme logique successeur est la locomotive diesel-électrique. Son utilisation commence dans les années 1950 et s’impose dans beaucoup de régions, particulièrement aux Etats-Unis, mais son invention a commencé grâce aux travaux de Rudolf-Diesel en 1897.

Enfin, le TGV a fait son apparition le 27 septembre 1981 en France, reliant Paris à Lyon. Il a atteint 589 km/h en 1989. En 2007, le record a été battu sur la ligne LGV-EST avec une vitesse de 574,8 km/h.

De nos jours, en Europe, le train électrique est celui utilisé quasiment partout. Il existe cependant d’autres types de voies ferrées :

·         Le chemin de fer atmosphérique : son principe a été imaginé en 1687. Il consiste à faire le vide le long d’une conduite dans lequel le véhicule est « aspiré ». Pour des transports de grandes dimensions, une voie ferrée est introduite dans le conduit pour faciliter le déplacement. Pour permettre le déplacement du train, le véhicule moteur est muni d’un piston se déplaçant dans la conduite (où le vide était assuré).

·         Le monorail : comme son nom l’indique, il y a un rail unique sur lequel dépasse largement en largeur le véhicule. Trois méthodes sont utilisées pour garder l’équilibre du mobile :

o   Soit le mobile est suspendu

o   Soit le véhicule se déplace à cheval sur le rail

o   Soit l’équilibre est assuré par un gyroscope

Ces différents types de monorail ont été élaborés dans la seconde moitié du XIXe siècle.

·         Le Maglev : cette voie ferrée utilise la lévitation magnétique. Un ensemble d’électro-aimants qui se poussent et se repoussent permettent au train de « flotter » à quelques centimètres du sol au lieu de rouler. Cette technologie est très délicate et requiert une maîtrise parfaite. Elle a été mise en place au Japon au début des années 2000, et a permis d’établir le record de vitesse du train : 581 km/h en 2003.

Chaque année, des innovations sont trouvées : par exemple, en 2004, le wagon LEILA-DG présenté au salon « InnoTrans » à Berlin est un wagon de transport de marchandises beaucoup plus silencieux. Il a un châssis tournant, plus léger, plus silencieux, et qui s’use moins. De même, en mars 2010, le suédois Sten Jonsson a trouvé une solution aux problèmes d’aiguillages dûes aux températures glaciales : il s’agit d’un aiguillage où une languette en caoutchouc recouvre l’espace entre le rail et la lame mobile et empêche la neige et la glace de bloquer l’aiguillage. Un fil électrique peut aussi être enroulé dans la languette en caoutchouc pour faire office de résistance et éviter la formation de glace.

 

Créer un site gratuit avec e-monsite - Signaler un contenu illicite sur ce site

×