En 1929, l'Office Central
d'Etudes Matériel de Chemins de fer
(O.C.E.M.) a été chargé de mettre au
point des
voitures dynamomètres modernes et qui devaient
être
utilisées en commun par les grands Réseaux, afin
de
remplacer des voitures dynamomètres de construction ancienne
et
qui ne répondaient plus suffisamment aux besoins.
L'O.C.E.M. a ainsi étudié et fait construire
quatre
voitures dynamomètres.
Ce sont des voitures
à bogies, métalliques, du
nouveau type de l'Office, c'est à dire sans rivet apparent.
Elles sont dans leurs dispositions générales
conformes au
diagramme ci-dessous.
Les quatre voitures sont munies
d'un appareil et d'une table
dynamométriques, ainsi que d'appareils enregistreurs de
températures, de pressions, etc.
De plus, les voitures I et II sont équipées pour
les
essais de frein, tandis que les voitures III et IV le sont pour
l'enregistrement des mouvements relatifs des caisses et des bogies.
Les appareils
et tables dynamométriques
ont été
construits par la société Amsler.
Le dynamomètre proprement dit est hydraulique. Il comporte
deux
tampons articulés entre eux et un crochet de traction
relié par un balancier à deux cylindres
opposés,
destinés à travailler l’un à
la traction et
l’autre à la compression.
Les appareils sont toujours
prêts à enregistrer les
efforts, soit ceux de traction, soit ceux de compression. Ces efforts
sont mesurés par le déplacement d'un petit piston
de la
presse hydraulique qui constitue l'appareil dynamométrique.
Il
est équilibré par un ressort
étalonné.
Deux manomètres gradués en tonnes indiquent
à
chaque instant l'effort de traction pour l'un, et l'effort de
compression pour l'autre. Chacun de ces manomètres est muni
d'une seconde aiguille folle, qui, poussée par la
première, reste dans la position correspondant à
l'effort
maximum exercé sur un parcours donné.
Le travail au crochet de traction est enregistré sur le papier à diagrammes. On peut enregistrer en kilogrammètres le travail produit soit par l'effort de traction soit par l'effort de compression, on passe d'un enregistrement à l'autre par la manoeuvre d'un robinet inverseur. L'enregistrement du travail de compression a été prévu pour les essais de freinage.
La vitesse est enregistrée et indiquée. L'enregistrement sur le papier à diagrammes peut être fait à deux échelles différentes, dont le maximum est 75 km/h ou 150 km/h.
Enregistrement du temps. Un petit moteur électrique pourvu d'un régulateur à boules tourne à vitesse rigoureusement constante. Il assure le fonctionnement de tous les appareils de mesure de la table dont les déplacements doivent être proportionnels au temps.
Afin
de permettre l'enregistrement de
l'espace parcouru,
le
déroulement du papier de la table dynamométrique
se fait
par engrenages montés sur un essieu non freiné du
bogie
le plus voisin. Pour tenir compte de l'usure progressive du bandage,
trois paires d'engrenages de rapports différents sont
prévues, qui permettent d'utiliser cet essieu sans
changement
des bandages, jusqu'à ce que leur diamètre
d'origine soit
diminué de 2 %. L'erreur est au maximum de 0,33 à
0,34 %.
.
Le papier enregistreur de la table se déroule
proportionnellement au temps ou à l'espace parcouru.
Le passage de l'un des modes de déroulement à
l'autre
peut se faire en marche sans interrompre les enregistrements.
Chaque kilomètre est repéré
automatiquement sur le
papier à diagrammes.
Enregistrement
des forces d'inertie et de la gravité.
Ces forces
sont mesurées par les déviations d'un pendule
d'inertie
dont l'axe de rotation est horizontal et perpendiculaire au plan de
symétrie de la voiture.
Ces forces sont enregistrées ainsi que leur travail.
Divers stylets enregistreurs disponibles sur la table dynamométrique, reliés à des électro-aimants peuvent être mis en action par la manoeuvre d'un appareil quelconque de la locomotive : cela permet d'enregistrer le moment où s'effectue une manoeuvre relative au fonctionnement de la locomotive. On peut ainsi, par exemple, enregistrer la manoeuvre du régulateur et celle du robinet de frein.
Mais les indications les plus intéressantes à
relever
sont toutefois les températures et les pressions.
Des pyromètres à
résistance
peuvent être placés sur la
locomotive pour déterminer la température. Leurs
indications sont transmises à des appareils enregistreurs
situés dans la voiture dynamomètre.
Il existe dans chaque voiture quatre appareils enregistreurs,
comprenant chacun un galvanomètre qui est relié
toutes
les dix secondes successivement à six pyromètres.
Un
même appareil permet donc d'enregistrer successivement les
températures en six endroits différents. Une
couleur est
utilisée par pyromètre, l'enregistrement sur une
bande
enregistreuse est effectué sous forme de six courbes de
couleur
différentes.
Différents
enregistreurs sont disponibles : deux pour les
gaz chauds de la boîte à fumée (mesure
de 100
à 300°C ou 200 à 600°C).
Un troisième pour l'air ou l'eau (mesure de 0 à
160°C
ou de 0 à 320°C).
Un quatrième pour la vapeur saturée et
surchauffée
(mesure de 0 à 250°C ou de 150 à
500°C).
Les pressions (et les dépressions) sont mesurées et indiquées par des manomètres placés sur la locomotive. Les indications de ces appareils sont transmises électriquement dans la voiture dynamomètre ; elles sont enregistrées par des appareils exactement semblables aux enregistreurs de température. Les dépressiomètres sont des appareils à membrane.
Il existe dans chaque voiture un analyseur des gaz de la boîte à fumée alimenté par une petite pompe d'aspiration et une conduite venant de la boîte à fumée ; cet analyseur est basé sur le principe de la différence de conductibilité thermique entre les différents gaz. Ses enregistrements : teneurs en CO² et en CO + H².
Un compteur de vapeur de chauffage du train, inséré sur la conduite générale de chauffage qui passe sous la voiture dynamomètre, permet de connaître la quantité de vapeur utilisée au chauffage du train. Ce compteur permet d'enregistrer un débit allant jusqu'à 2 500 kg à l'heure d'une vapeur dont la température peut atteindre 450° et la pression varier de 3,75 à 9 kg/cm².
Avec
les voitures dynamomètres, peuvent
être employés pour les essais des compteurs à eau
d'alimentation
montés sur la locomotive. Ces compteurs sont des compteurs
volumétriques à pistons établis pour
un
débit horaire normal de 18 m3, pour une pression de
refoulement
pouvant atteindre 30 kg/cm² et une température de
l'eau
allant à 235°C.
Les indications de ces compteurs d'eau sont relevées par
lecture
directe sur des compte-tours gradués en litres
montés sur
l'appareil lui-même ; elles sont, en outre,
répétées dans la voiture.
Tous les appareils enregistreurs de températures, de pressions et analyseurs sont montés dans un seul meuble.
Les appareils pour les
essais de frein
(voitures I et II) comportent un triangle de
frein muni de cylindres dynamométriques pour la
détermination de la pression radiale et de la pression
tangentielle de freinage aux sabots.
Ces pressions sont indiquées par deux manomètres
montés sur la table des appareils et tracées sur
le
papier. Sont également enregistrées les pressions
d'air
au réservoir principal, au réservoir auxiliaire
et dans
deux cylindres à frein.
Des contacts électriques peuvent être
montés sur la
conduite générale du frein d'un train afin
d'étudier la vitesse de propagation de l'onde de freinage.
Pour mesurer la longueur de parcours de freinage depuis la manoeuvre du
frein jusqu'à l'arrêt, un compteur
gradué en
mètres est actionné par le mouvement pris sur
l'essieu de
la voiture. Il est embrayé automatiquement par
électro-aimant lors de la manoeuvre du robinet de frein du
mécanicien.
Il
peut être intéressant
d'enregistrer certains mouvements
relatifs
entre deux pièces d'une voiture, tels que
ceux provenant des variations de flèches des ressorts de
bogie
ou de la traverse danseuse.
La transmission du mouvement relatif des deux pièces en
question
à la pointe qui trace ce mouvement sur la table a lieu au
moyen
d'un fin câble métallique attaché
à l'une
des pièces ; il est conduit à la table des
appareils,
qu'il traverse perpendiculairement à la bande de papier
à
diagrammes, en laissant sur cette bande une inscription à
l'aide
d'une plume traçante. Il y a dans chaque voiture (voitures
III
et IV) huit câbles semblables.
Enfin,
un téléphone permet la communication dans les
deux sens
entre la locomotive et la voiture dynamomètre, soit
à
l'écouteur combiné, soit en haut-parleur
à
amplification par lampes.
Des périscopes situés l'un à
l'extrémité de la salle des appareils,
côté
plate-forme, l'autre à l'extrémité
opposée
de la salle de travail, permettent de voir les signaux et la
plate-forme de la locomotive.
Il était nécessaire d'établir de
nombreuses
connexions électriques entre la locomotive et la voiture
dynamomètre pour les circuits des pyromètres,
manomètres, dépressiomètres,
téléphones, klaxon, indications de la manoeuvre
des
appareils de la locomotive, etc.
Il a été prévu 90 fils de 50
mètres de
longueur ; un certain nombre d'entre eux seulement sont
utilisés
au début, les autres devant servir pour de nouveaux
appareils ou
pour remplacer des fils rompus.
Conditions de l'essai | ||||
---|---|---|---|---|
Vitesse calculée | 30,09 km/h | 60,70 km/h | 99,88 km/h | |
Approximation imposée |
Approximation obtenue | |||
Vitesse moyenne | ± 1,5 % | + 0,68 % | - 0,69 % | + 0,18% |
travail au crochet | ± 3,5 % | + 1,6 % | + 1,67 % | + 1,55 % |
Puissance au crochet | ± 5 % | + 1,08 % | + 2,89 % | + 2,56 % |
Travail des forces d'inertie | ± 3,5 % | - 0,49 % | - 0,38 % | - 1,40 % |
De plus, il fallait de plus
s'assurer que la précision
obtenue lors de la construction se conserve au cours du service.
Afin de pouvoir vérifier très rapidement et
sûrement l'exactitude de l'enregistrement des efforts de
traction
et de compression, il a été disposé en
permanence
sur la barre de traction un dispositif permettant l'emploi d'une
boîte de tarage étalonnée
elle-même sous des
charges directes (poids). Ces boîtes de tarage,
très
précises, étaient établies pour
l'étalonnage officiel des machines à essayer les
métaux.
Histoire de mon
Père Raymond
Gleize
à la SNCF avec André Chapelon
de 1937 à
1953.
Participation aux essais de locomotives à vapeur : photos et
souvenirs.