Le crépuscule de la crémaillère

La Suisse, championne du monde de la crémaillère
Des dizaines de trains tutoient ses sommets, une industrie ferroviaire unique, Stadler Rail, produit sa technologie: la Suisse est championne du monde de la crémaillère. Un récent article de la Luzerner Zeitung [1] annonce la fin possible de cette épopée, même si les lignes les plus pentues échapperont à ce couperet.

Fig. 1 Réseau du Zentralbahn (zb) avec ses deux lignes principales de Lucerne à Interlaken 0st (Brunig) et de Lucerne à Engelberg; la ligne de Meiringen à Innertkirchen a rejoint le réseau zb en 2021 (carte Zentralbahn).

Le Zentralbahn (zb) est une compagnie privée suisse, société fille des CFF (66 % de son capital), issue de la fusion de la ligne CFF du Brunig (Lucerne–Meiringen–Interlaken) et de la compagnie Lucerne–Stans–Engelberg (LSE) (Fig. 1). Les deux branches du zb sont unifiées techniquement, et leurs trains roulent sous la caténaire des CFF (15’000 volts, 16 2/3 périodes), et sur voie métrique, entrelardée de tronçons à crémaillère entre Giswil et Meiringen (ligne du Brunig) et entre Grafenort et Engelberg . La compagnie zb s’est toujours fait remarquer par sa modernité, tant sur le plan du matériel roulant (rames automotrices Adler, Fink et Spatz, Fig. 2) que par son concept d’exploitation (horaire cadencé, trains InterRegio alternant avec des trains régionaux, restauration à bord).

Fig. 2 Rame Adler du Zentralbahn; composée de sept éléments, cette rame automotrice roule jusqu’à 120 km/h en adhérence, à 40 km/h en crémaillère (montée) ou 27,5 km/h (descente) (photo Zentralbahn).

Quelle mouche a-t-elle donc piqué le Zentralbahn pour qu’il tente de se débarrasser de sa crémaillère? Ce n’est certainement pas l’incident du 6 mars 2021 où l’essieu moteur défectueux d’un convoi a entraîné une détérioration de la crémaillère entre Giswil et le col du Brunig. Les causes profondes sont antérieures à cet accident de parcours, et peuvent se résumer par la complexité, le coût, la lenteur et l’absence d’interopérabilité.

Complexe, donc coûteux
Le système de la crémaillère, troisième rail destiné à renforcer l’adhérence dans le sens de la montée et à assurer le freinage dans le sens de la descente, reste un dispositif bien connu, robuste et fiable. Mais la pose de ce troisième rail renchérit l’infrastructure (avec des aiguillages d’une redoutable complexité) et le matériel roulant; les engins moteurs doivent disposer d’essieux ad hoc pour la traction et le freinage, alors que les voitures sont également munies d’essieux destinés au seul freinage. L’usure, et donc l’entretien supplémentaire du système à crémaillère, sur la voie comme sur les véhicules, aggrave encore l’addition.

Lenteur: avant, pendant et après…
L’entrée et la sortie d’un tronçon à crémaillère, outre son soubresaut bruyant, nécessitent pour des raisons mécaniques un ralentissement sévère. La crémaillère elle-même impose une modération de la vitesse, plus forte à la descente (27,5 km/h pour la rame Adler) qu’à la montée (40 km/h), essentiellement pour des questions de sécurité.

La variété des espèces interdit l’interopérabilité
Les inventeurs de la crémaillère, tous citoyens suisses issus du 19e siècle (Carl Roman Abt, Eduard Locher, Niklaus Riggenbach, Emil Strub), ne se sont pas souciés d’uniformiser leur invention. Le Zentralbahn a hérité de la crémaillère Riggenbach, tandis que son proche voisin, le Matterhorn Gotthard Bahn (MGB, de Zermatt à Disentis/Mustér via Brigue et Andermatt) a tout misé sur la crémaillère Abt; malgré la future liaison destinée à joindre les deux réseaux via le tunnel du Grimsel (liaison Meiringen–Oberwald, voir l’article «Slow food» et grand confort sur voie étroite du 2 mai 2019 sur ce blog), ceux-ci seront incompatibles et le transbordement restera obligatoire.

L’oeuf de Colomb du Zentralbahn
Les ingénieurs du Zentralbahn, épaulés par leurs collègues de l’Ecole supérieure polytechnique d’Aix-la-Chapelle, ont logiquement décomposé le problème en deux temps: la montée d’abord, la descente ensuite.

L’ascension nécessite une adhérence et une puissance de traction maximales: elles seront obtenues si tous les essieux du futur convoi sont moteurs; la locomotive et son train de voitures disparaissent au profit d’une automotrice articulée dont chaque essieu est entraîné par un moteur de traction. La politique de flotte actuelle du Zentralbahn, où dominent aujourd’hui les automotrices, va déjà dans ce sens.

Pour parer à toute dérive lors de la descente, les moteurs de traction seront bien entendu mis à contribution grâce au freinage électrique: chaque moteur devient génératrice, et renvoie du courant dans la caténaire, la fameuse récupération. On doublera ce premier frein par l’adjonction de patins électromagnétiques destinés à coller au rail en cas de situation critique. Certains lecteurs se rappelleront de cet accessoire indispensable aux tramways lausannois, rompus aux pentes sévères de la ville (Fig. 3).

Fig. 3 Rame CFZe4/4 (série 191-193, construite en 1954) des Tramways lausannois munie de patins électromagnétiques sur les deux bogies (dessin de Pierre Stauffer tiré de la référence [2]).

Les futures rames automotrices du Zentralbahn, à motorisation totale et patins électromagnétiques, viendront à bout des pentes les plus sévères du réseau actuel, soit 12 % (12 mètres de dénivelé pour une distance de 100 mètres) sur la ligne du Brunig et de 10,5 % sur la ligne d’Engelberg. La crémaillère Riggenbach aura vécu sa vie, et pourra être déferrée.

A moins que des convois historiques, témoins du patrimoine ferroviaire, puissent encore circuler sur le réseau rajeuni… Ou alors que le GoldenPass Express, dépassant Interlaken pour se lancer à l’assaut du col du Brunig, ne réussisse ce nouveau défi: allier écartement variable et motorisation totale.

Nous suivrons de très près l’éradication de la crémaillère et la cure de jouvence qui dopera les lignes ainsi transformées. Mais nous n’oublierons pas les pionniers et honorerons la mémoire des Abt, Locher, Riggenbach et Strub.

Retombées lausannoises
Le chemin de fer Lausanne–­Ouchy vit aujourd’hui sa troisième réincarnation: après une vie de funiculaire –surnommé la «ficelle»– il a été transformé en chemin de fer à crémaillère, toujours à voie normale, l’écartement standard des CFF. Sa nouvelle vie, totalement automatisée, est celle d’un métro, le m2, roulant sur pneumatiques. Mais, avec une rampe de 11,4 %, inférieure à celle du Zentralbahn, le futur matériel du m2 pourra oublier le caoutchouc pour retrouver son statut de véritable chemin de fer. Pour certains riverains, la disparition du crissement des pneus sera chaleureusement applaudie…

Daniel Mange, 1 septembre 2021

 

Remerciements
J’adresse ma reconnaissance à Pierre Guignard, expert en matière ferroviaire, qui m’a rendu attentif à la différence cruciale entre lignes à crémaillère pure (Montreux–Rochers-de-Naye ou Zermatt–Gornergrat, par exemple) et lignes mixtes, à adhérence et crémaillère (Zentralbahn ou Matterhorn Gotthard Bahn). Dans le premier cas, les véhicules sont relativement simples, car il n’y a qu’une chaîne d’entraînement/freinage, et pas de problème d’entrée et sortie de la crémaillère. Sur les lignes mixtes, les véhicules sont beaucoup plus complexes, lourds et coûteux, car on cumule deux modes de traction et de freinage, et la transition adhérence/crémaillère doit s’effectuer en mode entièrement sécuritaire.

Je remercie également Madame Annette Rochaix-Goldschmidt, veuve de Jean-Louis Rochaix et contributrice de la collection des livres voués aux chemins de fer vaudois, pour la mise à disposition de la figure 3.

Références

[1] M. Piazza, Zentralbahn testet zahnradlosen Betrieb für Brünig und Engelberg, Luzerner Zeitung, 22. Juli 2021.

[2] M. Grandguillaume, J. Jotterand, Y. Merminod, J. Paillard, J.-L. Rochaix, P. Stauffer, J. Thuillard, Les tramways lausannois 1896-1964, Bureau vaudois d’adresses, Lausanne, 1977.

 

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Du puy de Dôme au Lausanne-Echallens: d’étranges connexions

En France, le transport ferroviaire régional cherche un nouveau souffle: les réussites méritent donc toute notre attention. Le Panoramique des Dômes est un fleuron du tourisme auvergnat, et une escale s’impose au pied du volcan qui domine Clermont-Ferrand. Les Autorités n’ont pas lésiné pour cette réhabilitation exemplaire, où le trafic routier a été éradiqué au profit d’un train à crémaillère électrique dernier cri, reliant Orcines jusqu’au sommet du puy de Dôme.

Où le rail central remplace la crémaillère
L’histoire du chemin de fer du puy de Dôme n’est pas un long fleuve tranquille. Sous la houlette d’un grand constructeur français  –Jean Claret, père du premier tramway électrique de France, à Clermont-Ferrand– le projet démarre avec une innovation risquée, le remplacement de la crémaillère au profit d’un rail central surélevé; sur celui-ci appuient de part et d’autre deux roues horizontales, exerçant successivement des efforts de traction ou de freinage (Fig. 1). Cette action dans le plan horizontal se rajoute à celle des trois paires d’essieux classiques de la machine à vapeur. Le dispositif original, dû à l’ingénieur anglais John Barraclough Fell, est testé sur le chemin de fer du Mont-Cenis dès 1868 ; il sera adapté aux locomotives du puy de Dôme par l’ajout d’une commande pneumatique inventée par un autre ingénieur, Jules Hanscotte: l’objectif est ici d’assurer une vitesse plus élevée qu’un système à crémaillère équivalent.

Fig. 1 Vue en coupe d’une machine à vapeur munie du système à rail central de Jules Hanscotte (tirée de la plaquette «La fabuleuse histoire du train du puy de Dôme», numéro hors-série de La montagne, mai 2012, Clermont-Ferrand).

Succès, suspension, renaissance et déclin
Inauguré le 27 avril 1907, le chemin de fer relie la place Lamartine, en plein centre de Clermont-Ferrand, au sommet du puy de Dôme. Malgré un succès sans nuage, la Grande Guerre suspendra l’exploitation dès 1914; pire encore, les machines à vapeur, curieusement cuirassées, seront déplacées sur le front en février 1918. Il faudra attendre cinq ans pour redémarrer l’exploitation originelle, stoppée déjà en automne 1925 au profit du trafic automobile: une route à péage chassera la voie ferrée…

Une résurrection modèle
Le dispositif actuel est exemplaire: réduite à son tronçon de montagne, depuis Orcines, la voie moderne a été électrifiée et équipée d’une crémaillère Strub; elle accueille dès mai 2013 les rames panoramiques construites par le fabricant suisse Stadler (Fig. 4). Horaire cadencé (en été, départ toutes les 20 minutes de 9h00 à 21h00), gares généreuses aux deux extrémités offrant toutes les commodités, y compris l’accès aux personnes à mobilité réduite, très vaste zone de parcage autour de la station de plaine, assurant une parfaite complémentarité entre trafic privé et transport public. Difficile de trouver un défaut à cette réalisation, hormis peut-être la poursuite de la ligne de montagne jusqu’au centre de Clermont-Ferrand, voire à sa gare, pour assurer la continuité du trajet.

Le système Fell: du Mont-Cenis au Lausanne-Echallens
Le système de rail central Fell, concurrent de la crémaillère et ancêtre du système Hanscotte, eut son heure de gloire dès 1868, lors du percement du tunnel de base du Mont-Cenis, destiné à relier la France (Modane) à l’Italie (Bardonèche). Au vu des incertitudes sur la durée de ce percement, l’empereur Napoléon III donne l’ordre de relier les deux pays par une ligne de montagne provisoire de 77 km, entre les gares de Saint-Michel-de-Maurienne (France) et de Suse (Italie), via le col du Mont-Cenis; la voie, à écartement de 1100 mm, sera dotée du fameux rail central (Fig. 2). Piqués au vif par cette concurrence inattendue, les mineurs redoublent d’effort tandis que les ingénieurs introduisent une perforatrice pneumatique: le tunnel de base sera achevé en 1871, déclassant prématurément le chemin de fer provisoire. Celui-ci va tenter de brader son matériel roulant et son infrastructure. La compagnie Lausanne-Echallens (LE), en Pays de Vaud, qui va démarrer son exploitation en 1873, est à l’affût d’une bonne affaire: elle achètera  donc locomotives, voitures, fourgons, wagons et rails. Non sans quelques difficultés: l’écartement originel de 1100 mm doit être ramené au standard suisse de 1000 mm, le système Fell de roues horizontales démonté, les locomotives, très poussives, auront une durée de vie éclair, les rails et plaques tournantes –dans un piteux état– devront être péniblement remis en forme…

Fig. 2  Convoi du chemin de fer du Mont-Cenis (1868-1871), locomotive à vapeur selon système à rail central Fell (selon photo et documentation Wikipédia).

Un des ultimes vestiges du chemin de fer Fell du Mont-Cenis reste la voiture à voyageurs de seconde classe B 5: construite en 1868 par Chevallier et Cheilus, à Paris, elle sera rachetée en 1873 par le Lausanne-Echallens qui la vend en 1917 à un particulier de Saint-Cierges… comme cabane de jardin! Taraudée par les remords, la compagnie Lausanne-Echallens-Bercher (LEB) la récupère et la révise en 1981, puis la cède en 2016 au chemin de fer-musée Blonay-Chamby pour une restauration à l’identique (Fig. 3).

 

Fig. 3 Voiture B 5 du Lausanne-Echallens (LE), rachetée en 1873 au chemin de fer du Mont-Cenis, puis restaurée à l’identique par le chemin de fer-musée Blonay-Chamby (photographie et documentation Blonay-Chamby).

La résurrection du chemin de fer du puy de Dôme se conclut comme la modernisation du Lausanne-Echallens-Bercher: dans les deux cas, les somptueuses rames de Stadler (Fig. 4) vont annoncer urbi et orbi le renouveau ferroviaire!

Et si les imprévus de la cadence au quart d’heure du LEB vont jusqu’à inquiéter le Conseil d’Etat vaudois, il faut les mettre en perspective: à côté des locomotives vouées à la ferraille et des rails pourris hérités du chemin de fer du Mont-Cenis, les soucis d’aujourd’hui –deux agents malades et un logiciel défaillant– sont presque une bagatelle…

Daniel Mange, 1 septembre 2019

Fig. 4 En haut, automotrice à crémaillère Beh2/6 Stadler du Panoramique des Dômes, livrée en 2012 à 4 exemplaires (photo blog d’Hunza). En bas, automotrice RBe4/8 du Lausanne-Echallens-Bercher, livrée en 2010 à 6 exemplaires (No 41-46) et en 2017 à 4 exemplaires supplémentaires (No 47-50)(photo Abaddon1337).

 

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