Pour le grand public des années 1950, et pour tous les enfants qui veulent l’avoir en jouet JEP, la CC 7107 est célèbre pour avoir battu le record du monde à 331 Km/h en 1955. Cette locomotive mythique fait partie de la série des CC 7100 qui, après la Seconde Guerre mondiale, marque le renouveau de la traction électrique française. Au service d’une SNCF, à une époque où le chemin de fer est considéré comme un archaïsme dépassé et sans avenir, ces CC seront capables de remorquer des trains rapides lourds à 150 Km/h sur les grandes lignes du Sud-est et du Sud-ouest, mettant par exemple Lyon à 4 h 15 de Paris contre 6 à 8 heures, du temps de la vapeur.
La CC : La fin des 2D2.
En France, la locomotive électrique de vitesse des années 1920 et 1930 est la 2D2, période que l’on appelle souvent l’ “ère Parodi” du nom de l’ingénieur Hippolyte Parodi qui a conçu les principes du système. Cette locomotive comporte quatre essieux moteurs encadrés par deux bogies porteurs. Tributaires de l’expérience de la locomotive à vapeur, les ingénieurs des années 20 estiment que le bogie porteur inscrit mieux la locomotive en courbe et limite les mouvements parasites de lacet. Toutefois, le réseau suisse met au point des locomotives à bogies moteurs, de type BB ou CC. L’absence totale d’essieux ou de bogies porteurs n’empêche nullement ces locomotives de rouler en toute stabilité à 120 Km/h, même sur des lignes sinueuses avec des courbes à faible rayon. Les ingénieurs des autres réseaux européens suivront l’exemple suisse, et, pour la France, la CC 7001 est la première locomotive de vitesse du type CC.
On a oublié que l’aventure du type CC, menée par les ingénieurs Marcel Garreau et Fernand Nouvion, commence quelque part sur les rails français avec une locomotive… suisse. La CC 6051 de la SNCF est construite en 1950 en Suisse par les firmes Oerlikon et SLM, et elle est la première machine moderne de l’après-guerre en courant monophasé de fréquence industrielle 50 Hz et avec des moteurs directs. Elle donne 3060 kW à 100 km/h, et elle fonctionne soit en courant monophasé 50 Hz par le transformateur et un réglage basse tension, soit dans des fréquences inférieures grâce à un groupe convertisseur tournant. Cette machine est un prototype pour le courant monophasé de fréquence industrielle 50 Hz dans lequel la SNCF se lance à coup d’essais intensifs au lendemain de la Seconde Guerre mondiale. Elle est très réussie, notamment du fait de ses enroulements dits « doubles-parallèles » qui permettent de doubler le flux polaire du moteur tout en maintenant une force électromotrice aux lames des collecteurs parfaitement acceptable : un des points faibles du moteur direct pour courant monophasé est enfin éliminé. C’est le résultat auquel sont parvenus les ingénieurs suisses Alexandre Bodmer et Pierre Leyvraz. Cette locomotive aura surtout une descendance dans son pays d’origine dans la mesure où la SNCF ne construira pas, en fin de compte, une CC de vitesse pour ses futures lignes électrifiées en monophasé et elle est, en quelque sorte, l’ancêtre de la Ae 6/6 suisse.
Oser l’adhérence totale pour les locomotives de vitesse.
Situons l’aventure de la locomotive électrique type CC des années 1950 dans son contexte historique. La locomotive électrique de vitesse d’entre les deux guerres comporte toujours des bogies porteurs extrêmes encadrant des essieux moteurs. Les ingénieurs des années 1920 estimaient que le bogie porteur était nécessaire pour la bonne inscription en courbe et pour la limitation des mouvements parasites de lacet qui peuvent affecter les locomotives lorsqu’elles roulent vite. C’est l’enseignement du comportement des locomotives à vapeur qui parle ici….Mais les ingénieurs suisses, avec des BB ou des CC, c’est-à-dire des locomotives à bogies moteurs et non dotées d’essieux ou de bogies porteurs, démontrent, avant la Seconde Guerre mondiale, que l’on peut rouler à 120 km/h et même plus sans aucun manque de stabilité, et, durant les années 1940, ils ouvrent une nouvelle ère avec la locomotive uniquement sur essieux moteurs, dite « à adhérence totale » dans la mesure où l’ensemble de son poids repose uniquement sur des essieux moteurs. Toutefois, les ingénieurs suisses pensent que six essieux moteurs sont nécessaires pour les locomotives de vitesse, et ils choisissent le type CC, laissant, en attendant d’y venir plus tard, aux Italiens le type BBB qui est plus facile à inscrire en courbe serrée et qui est moins destructeur pour les voies.
Loger les grands moteurs directs.
Les moteurs dits directs sont ceux qui utilisent directement le courant monophasé, sans redressement du courant, et cette appellation montre que cette possibilité n’est ni évidente ni facile, car ce type de courant ne convient pas pour les moteurs électriques devant fournir un très gros effort à bas régime, ce qui est le cas dans les chemins de fer. C’est pourquoi les moteurs directs, sous fréquence de 16 2/3 Hz, des Ae 6/6, identiques à ceux des Ae 4/4 à la transmission près, ont un diamètre très fort dû à leur grand nombre de pôles qui est une des solutions possibles pour résoudre le problème des efforts importants à basse vitesse. Ces moteurs occupent un grand volume entre les roues des bogies, ce qui oblige à allonger ces derniers. Mais ces bogies très longs s’inscrivent mal en courbe : les ingénieurs ayant dessiné la Ae 6/6 ont eu l’idée de placer les moteurs plus en hauteur, les faisant occuper partiellement l’intérieur de la caisse, ce qui permet de raccourcir les bogies et d’obtenir une meilleure inscription en courbe. Sur le plan mécanique, il faut donc équiper les bogies de barres assurant la traction et la retenue de la caisse, et empêchant le cabrage dans ces deux cas : la géométrie de ce système revient à appliquer le point de traction sur les bogies pratiquement dans le plan des rails.
Les prototypes CC 7001 et 7002.
Pendant la Seconde Guerre mondiale, la SNCF étudie une locomotive de type CC pour la ligne Brive-Montauban, mais il ne s’agit pas d’une locomotive de vitesse. Lorsque, à la Libération, l’électrification de Paris à Lyon est prévue, la SNCF commande une nouvelle série de 2D2, les 2D2 9100, préférant conserver une formule ancienne, mais sûre. Les ingénieurs Marcel Garreau et Fernand Nouvion voudraient faire du chemin de fer le grand moyen de transport rapide et sûr des temps à venir, et parviennent à intéresser la SNCF et la firme Alsthom (avec un “h” à l’époque) au projet d’une locomotive à grande vitesse, de type CC. Outre un prototype très différent et destiné aux trains de marchandises qu’est la CC-6001 sans aucun rapport avec ce qui nous intéresse ici, deux prototypes sont construits en 1948 : les CC 7001 et CC 7002. Ces deux locomotives ne pèsent que 104 t (contre 144 pour les plus récentes 2D2 à performances égales) et elles se placent d’emblée sous le signe du gain de poids, conception radicalement nouvelle en matière de traction à la SNCF qui, dorénavant, ne construira plus que des locomotives à adhérence totale, c’est-à-dire sans essieux porteurs.
Des techniques innovantes.
Constituées par une caisse soudée reposant directement sur deux bogies, eux aussi de construction soudée, et ayant chacun trois essieux moteurs à moteurs individuels, donc totalisant six moteurs, les CC 7001 et 7002 se remarquent par leur légèreté. Le poids par essieu est de seulement 17 tonnes contre 20, ou même 22 tonnes sur les locomotives électriques classiques, qualité très importante pour épargner les voies et diminuer les coûts d’exploitation. Les six moteurs sont entièrement suspendus et entraînent les essieux par deux trains d’engrenages élastiques sur arbre creux. Si l’équipement électrique de ces locomotives est très rationnellement conçu par l’ingénieur Jean Trollux, un partisan des éléments standardisés construits en série et regroupés en « blocs » facilitant l’entretien, les moteurs de traction sont encore très complexes et ils auront à se simplifier durant leur longue carrière et répondre à cette loi ferroviaire de la fiabilité avant toute chose.
Les CC 7100 de série : une réussite totale.
La série des CC 7101 à 7158 est construite entre 1952 et 1955 par Alsthom et Fives-Lille pour la partie mécanique et par la CEM pour la partie électrique. Avec une esthétique très « moderne » (hublots, « moustaches » en aluminium poli, caisse aux arrondis aérodynamiques) ces locomotives marquent l’entrée de la conception purement SNCF en matière de traction électrique. Elles sont une pure création des bureaux d’études de la SNCF. Avec elles commence “l’ère Nouvion” en matière de traction électrique, c’est-à-dire une époque de recherche de la vitesse dans les bureaux d’études de la SNCF, avec recours aux plus récents développements d’une technologie de pointe.
Des locomotives très médiatiques.
Un record en 1954 à 243 km/h avec la CC-7121, puis un autre en 1955 à 331 km/h avec la CC-7107 et la BB-9004) assurent la pérennité des conceptions nouvelles de la SNCF et les valident devant le monde entier. Ces locomotives montrent que ces vitesses incroyables à l’époque sont possibles. Si elles sont et si banales aujourd’hui avec le TGV, c’est bien parce que, d’abord, elles ont été essayées avec ces vitesses très élevées. Mais surtout, le record sert à démontrer ce que Fernand Nouvion avait prévu : les contraintes latérales sur la voie sont limitées, avec une CC, à seulement 40% du poids adhérent de la locomotive contre 100% pour une 2D2 : les locomotives à adhérence totale sont donc plus stables et fatiguent moins les voies. Elles permettent une politique de la très grande vitesse que Marcel Garreau et Fernand Nouvion ne manqueront jamais de promouvoir inlassablement devant une SNCF qui, à l’époque, est limitée, par les pouvoirs publics, dans un rôle de transporteur de masse aux trains longs, lourds et lents. Après quarante années passées au service de la vitesse, la série aura une vitesse réduite à 140 Km/h, et, pendant les années 1990, elle remorquera des trains de voyageurs ou des messageries régionaux. Durant les années 2000, les dernières CC 7100 sont retirées du service. Mais il est peut-être possible d’en voir une avec un peu de chance, garée sur une voie de service, ou assurant encore quelques roulements régionaux en train de messageries.
Les “stars” de la série 7100.
À tout seigneur, tout honneur, et commençons par la CC-7107 : avec une vitesse de pointe réelle à 325 km/h enregistrée le 28 mars 1955 à Labouheyre, elle est pourtant considérée comme étant la codétentrice du record de vitesse sur rail à 331 km/h avec la BB 9004. Cette vitesse de 331 km/h atteinte par la BB 9004, a été attribuée aux deux machines pour ne léser ni favoriser aucun constructeur comme le voulait Louis Armand. Elle sera réformée en 1999 et se retrouve, en 2014, à la Cité du train-Patrimoine SNCF de Mulhouse.
La CC-7121 : elle bat un record du monde de record de vitesse sur rail le 21 février 1954 à Vougeot avec 243 km/h.
Les CC-7124, 7128, 7133, 7135, 7138 et 7140 dites « Maurienne » : ces machines basées à Chambéry, remarquables, sont équipées, entre 1959 et 1969, de frotteurs sur 3e rail latéral pour la prise du courant façon PLM sur la ligne de la Maurienne. Elles perdront leur frotteur en 1976 avec l’apparition des caténaires remplaçant le 3e rail conducteur.
Les machines préservées sont exposées dans les lieux suivants :
CC 7002 : APMFS à Ambérieu-en-Bugey (Ain)
CC 7102 : APMFS à Chambéry (Savoie)
CC 7106 : APMFS à Ambérieu-en-Bugey (Ain)
CC 7107 : Cité du train Patrimoine SNCF à Mulhouse
CC 7121 : Musée du Chemin de Fer à Nîmes
CC 7140 : Écomusée du haut-pays et des transports à Breil-sur-Roya (Alpes-Maritimes)
La CC 7100 et l’image d’une France exportatrice.
La locomotive CC-7100 est un des tout premiers succès commerciaux de la France en matière d’exportation de matériel ferroviaire. En cela, elle marque une nouvelle ère, celle où la France exporte, et se fait reconnaître comme un pays innovateur techniquement et capable de vendre ses produits fort loin. Les constructeurs de la CC-7100 demandent à la Direction du Matériel de pouvoir disposer des études SNCF faites pour cette locomotive afin de la vendre en URSS et en Chine. Et, en URSS, ceci donnera une très intéressante série de 50 locomotives CC livrées en 1959, circulant sous caténaire 25 000 v /50 Hz, et donnant 4400 kW à 110 ou 160 Km/h. Ces CC seront les premières locomotives électriques de vitesse du réseau soviétique.
Le bogie-moteur des TEP-60 diesel russes a ouvert le chemin.
Les ingénieurs des chemins de fer soviétiques doivent se résoudre, au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, à refaire leur copie et repartir à zéro. Les essais d’avant la guerre n’ont pas donné satisfaction, surtout en ce qui concerne la tenue des moteurs en service. Pannes et détresses se succèdent, et la traction vapeur a encore de très beaux jours devant elle durant la grande époque de la prise de pouvoir par les soviets. Ces ingénieurs s’inspirent d’abord de la production américaine durant les dernières années 1940, avant de trouver, guerre froide oblige sans doute, l’offre de transfert de technologie française assez séduisante. La TEP-60 nait de cette lune de miel franco-soviétique, avec des moteurs Sulzer et surtout des bogies Alsthom du type de ceux ayant équipé la fameuse CC-7107 des records à 331 km/h en 1955. Ambitionnant l’accélération de la vitesse des trains de voyageurs, les ingénieurs des chemins de fer soviétiques (les SZD) veulent surtout une locomotive capable de rouler vite, tout en acceptant des voies parfois mises à mal par un climat très rude et des trains de marchandises très lourds. Les bogies Alsthom sont pour beaucoup dans le succès de la TEP-60 qui est produite à partir de 1960 et durant une quinzaine d’années : en effet, des moteurs entièrement suspendus entraînant les essieux par une transmission dite « à anneau dansant » permettent la mise en place de suspensions très performantes et à débattement suffisamment grand pour accepter, sans problème, les inégalités des voies soviétiques telles qu’elles sont. Les TEP-60 assurent ainsi, dès les années 1960, pratiquement l’ensemble de la traction des trains rapides de voyageurs sur les lignes : le total des lignes électrifiées atteindra environ 43% de la longueur totale durant les années 1970.Mais le problème de la fragilité et du manque de fiabilité des moteurs des premières locomotives diesel soviétiques avait été crucial. Il faut dire que le pays est immense, son climat est sévère avec des températures aux différences extrêmes, et la qualité des huiles et des carburants est souvent aléatoire, et les trains sont très lourds. Les moteurs « rendaient l’âme » assez rapidement. Équipant les TEP-60, le moteur type D45A, doté de 16 cylindres en V, est un deux temps : c’est une garantie de grande fiabilité par le moindre nombre de pièces en mouvement et la plus grande simplicité. La pratique du moteur diesel deux temps s’est généralisée aux États-Unis pour cette raison, et a influencé le choix soviétique dans la mesure où les deux pays connaissent des conditions d’exploitation ferroviaires tout à fait comparables.
Quand les Soviets glorifiaient leur chemin de fer.
Époque de bilans triomphants et de chiffres vertigineux, cet après-guerre soviétique laisse sceptique quant à la réalité des statistiques officielles… Mais celles concernant le chemin de fer sont assez justes dans la mesure où le chemin de fer n’est pas un élément de propagande internationale pour le régime, et les SZD dominent réellement l’économie planifiée de l’URSS, assurant 75% du transport des marchandises et 50% des voyageurs. Les SZD des années 1960 disent transporter 50% du tonnage mondial des marchandises sur un réseau de 115 000 km, équivalent à 10% du réseau mondial. Le réseau est largement bénéficiaire et remplit les caisses de l’État. Cela laisse rêveur…
Les autres pays acquéreurs de la technologie ferroviaire française.
Quant aux 26 puis 40 machines chinoises, livrées peu après en deux temps, elles comportent pour la première fois des organes de contrôle à diodes et thyristors, marquant l’entrée des semi-conducteurs et de l’électronique dans la traction ferroviaire de ce pays qui, aujourd’hui, passe pour un “leader” mondial dans ce domaine… En Espagne, ce sont 136 locomotives qui seront livrées, aux Pays-Bas 16, et au Maroc 7, en Algérie 8, sous la forme de CC du même type que les CC 7100 et construites en France.
CARACTÉRISTIQUES TECHNIQUES.
Type CC-7100.
Années de construction : 1952-1955.
Puissance : 3 240/ 3 490 kW.
Nombre de moteurs : 6.
Transmission : Arbres creux.
Ingénieurs : Garreau et Nouvion.
Firme constructrice : Alstom/Fives-Lille/CEM.
Longueur : 18,92 m.
Masse : 107 t.
Vitesse : 150 Km/h.
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