La « Crampton » reine, un peu anglaise, d’une vitesse très française.

La « Crampton » ? C’est le TGV de Napoléon III, la fierté de son empire, car cette locomotive racée bat des records de vitesse et crée, pour le chemin de fer et l’empereur, une légende prodigieuse faite de dynamisme et de progrès. Sans nul doute la plus célèbre des locomotives de vitesse du XIXe siècle, la « Crampton » roule avec une vitesse limitée… à 120 km/h par décret impérial (et si elle est munie du frein Bricogne), alors que, sur les routes, on circule à pied ou à cheval à une vitesse dix fois moindre. Sur les routes, on pratique encore des vitesses remontant au Moyen Âge, avec un bon 4 km/h quand tout va bien, et un bon 10 km/h de moyenne à bord des diligences.  La « Crampton » assure, à elle seule, le plus important bond en avant dans l’histoire de la vitesse pour l’humanité, multipliant d’un seul coup par dix, sinon plus encore, les distances parcourues en un laps de temps donné. Même l’aviation, venant remplacer le train, n’en fera pas autant. Seules les balles de fusil iront plus vite.

Un Anglais assez visionnaire, mais avec modération.

Thomas Russell Crampton (1816-1888) est un ingénieur anglais spécialisé dans le génie civil et la mécanique, et il vit, avec enthousiasme, la grande aventure de la Révolution industrielle. Il se fait embaucher par le Great Western Railway en 1837 et, avec Daniel Gooch, il conçoit vers 1843 une locomotive dont la particularité est d’avoir son essieu moteur placé derrière le foyer. Cette disposition assure une plus grande stabilité en supprimant tout porte-à-faux, et permet de faire des locomotives à grande vitesse. Il dépose le brevet de ce type de locomotive en 1843.

Mais Crampton n’arrive pas à exploiter son brevet. Il faut dire que le réseau britannique a été tracé en fonction d’intérêts souvent locaux, comme de relier à moindre coût deux villes entre elles, d’intérêts même personnels, comme le contournement de la propriété de tel ou tel aristocrate, et les lignes sont donc souvent sinueuses et médiocres, et ne favorisent guère une politique de la vitesse.

Nullement découragé, et même tenace, Crampton se tourne vers le continent et parvient à convaincre des dirigeants de réseaux belges, américains et même français de construire des prototypes. De plus, il fera construire, pour le réseau belge, deux locomotives par les établissements « Tulk & Key » à Whitehaven : ce sont des machines à six roues dont quatre porteuses à l’avant. Les roues motrices ont un diamètre de 7 pieds, soit 2,10 m. Les cylindres sont un diamètre de 406 mm et une course de 508 mm. Elles sont essayées, et elles peuvent atteindre 100 km/h, une vitesse que les locomotives en voie large du « Great Western Railway » n’atteignent pas encore, ce qui ne manque pas de donner des arguments supplémentaires pour les défenseurs de la voie normale.

Puis les mêmes constructeurs construisent, en 1847, une nouvelle locomotive de dispositions analogues, mais à trois essieux porteurs avant et roues motrices portées à 8 pieds (2,42 m). La locomotive nommée « Liverpool » atteint 119 km/h sur 25 km sur une ligne du « London & North Western Railway », mais les choses en restent là sur le sol britannique, car de telles vitesses semblent utopiques pour les réseaux britanniques d’alors, car trop dangereuses et trop coûteuses.

Jules Petiet : les roues les plus chères s’useront le moins.

C’est en France que Jules Petiet, Directeur du matériel du réseau Nord français et du réseau Nord belge, remarque les deux locomotives « Crampton » belges et commande à leur inventeur une importante série pour le réseau français. Jules Petiet est un homme qui sait diriger un réseau, et calculer les coûts : or, il sait que les roues motrices des locomotives sont, de très loin, les plus chères, et que les roues arrière des locomotives sont celles qui s’usent le moins. La disposition, sur les « Crampton », des roues les plus chères à l’arrière, est, pour lui, une caractéristique économique intéressante, et l’expérience quotidienne montrera qu’il aura vu juste.

La France sera le pays d’adoption de la locomotive « Crampton » et en construira environ 320 exemplaires. C’est donc finalement la France du Second Empire qui adopte irrévocablement cette machine qu’elle surnommera « le lévrier du rail ». La locomotive pourra rouler à pleine vitesse sur des lignes construites et tracées en fonction de l’intérêt national et public, c’est-à-dire rectilignes ou avec des courbes à grand rayon, de faibles déclivités, et surtout de qualité exemplaire.

La locomotive de Sangnier, un obscur précurseur.

Un certain Louis-Charles Sangnier est contremaître dans les ateliers de La Ciotat entre 1837 et 1841, et il s’intéresse aux locomotives de vitesse. Il construit un prototype à disposition d’essieux type 210, donc avec deux essieux porteurs à l’avant et un essieu moteur à l’arrière, et tout ce qui reste de cette locomotive, aujourd’hui, est un rapport signé Le Chatelier fait à la Société d’Encouragement en 1852. Cette locomotive aurait été fournie au chemin de fer de Naples à Castellamare, en Italie, ou, peut-être, à celui de Nîmes à Beaucaire. Si ce n’est la disposition des cylindres inclinés et placés en hauteur sur les côtés de la boîte à fumée, la locomotive se présente bien comme étant, en quelque sorte, ce que les Anglais appellent une « rear driver » ou machine à roues motrices à l’arrière, solution qui est aussi essayée à l’époque sur le réseau britannique. De telles machines sont moins sensibles aux mouvements de lacet, et le centre de gravité est judicieusement reporté entre les deuxième et troisième essieu, donc vers l’arrière, ce qui donne de la stabilité et une meilleure adhérence. Cette disposition permet aussi d’augmenter très librement le diamètre des roues motrices puisque leur essieu peut être placé en hauteur, derrière le foyer : plus ce diamètre est fort, plus grande est la vitesse, car chaque coup de piston développe, à la jante, une plus grande longueur de parcours et une rotation plus rapide des roues. Sans aucun doute, Thomas Crampton n’a pas eu connaissance de cette machine, et il dépose son brevet en toute bonne conscience pour une locomotive qui est, sur beaucoup de points, de conception générale identique à celle de Sangnier. Notons que le Musée de Vierzon expose un modèle réduit de grandes dimensions établi d’après les dessins de Sangnier.

La « Crampton » française : éloge de la différence.

Les locomotives « Crampton » qui procèdent des deux modèles vendus en Belgique, c’est-à-dire des locomotives de poids et de longueur raisonnables, deviennent la machine pour trains express la plus classique et la plus durable. Sans rivale pendant tout le Second Empire, la « Crampton » sera certes surclassée progressivement après 1870 par des machines plus puissantes et qui ne patinent pas au démarrage. Mais elle sera employée activement jusque vers 1890.

Étudiée par l’ingénieur Houel de la firme Cail, la machine française est différente de l’anglaise. Si la disposition générale reste identique avec les deux grandes roues motrices disposées à l’arrière, Houel ajoute des longerons supplémentaires extérieurs pour renforcer le châssis, redessine les circuits de vapeur, et modifie la distribution de vapeur aux cylindres.

La locomotive est mise en service sur les réseaux du Nord à partir de 1849. Le réseau du Nord pratique déjà une politique de vitesse qui sera payante pour les décennies à venir. Ce réseau se raccorde avec le réseau belge par un tronçon reliant Lille à la frontière, et dont l’ouverture remonte à novembre 1842. Les responsables de la ligne de Paris à Lille sont à coup sûr parfaitement informés de ce qui se passe sur le réseau belge, et c’est sans doute la présence des locomotives « Crampton » nommées « Namur » et « Liège » qui provoque l’apparition des Crampton françaises, construites sous licence.

Le réseau du PLM commande à son tour des « Crampton » à partir de 1849. En 1853, Napoléon III fixe, par décret, la vitesse maximale de ces locomotives à 120 Km/h : très souvent des vitesses supérieures ont été atteintes ! Ces locomotives dureront jusque vers 1870, époque où des machines à deux essieux moteurs les supplanteront en tête de trains rapides plus lourds.

Les caractéristiques des premières locomotives « Crampton ».

Jacques Armengaud, un auteur spécialisé de l’époque, écrit en 1848 dans son fameux « Traité théorique et pratique des machines à vapeur » les lignes suivantes : « Le 24 octobre 1846 un ingénieur de Londres, M. Crampton, s’est fait breveter en France pour une nouvelle disposition de machine locomotive ayant les roues motrices placées à l’arrière et avec leur essieu situé à l’extérieur de la boite a feu, disposition qui permet de donner à ces roues d’assez grands diamètres et procure par suite l’avantage de marcher à des vitesses considérables. Ce système ne diffère réellement des premiers que nous avons publiés, que par la substitution des roues motrices a la place des petites roues de derrière. Quelques locomotives de ce genre fonctionnent en Angleterre et on commence à en exécuter de semblables chez MM. Derosne et Cail. »

La « Crampton » de 1849 a une surface de grille de 1,4 m² (1 370 x 1 040 mm.). Elle est équipée de 177 tubes ayant 47/51 mm de diamètre donnant une surface de chauffe de près de 95 m². La surface du foyer est d’un peu plus de 7,3 m², d’où une surface de chauffe de 102,3 m². Les cylindres ont un diamètre de 400 mm et une course de 550 mm. Le diamètre de la roue motrice est de 2 .10 m, soit exactement 7 pieds anglais que l’on trouve sur les deux machines belges. Le diamètre des  roues avant est de 1350 mm, et les roues porteuses centrales ont un diamètre de 1220 mm. On obtient un empattement total de 4,86 m., ce qui est sans précédent sur le réseau français et demandera d’augmenter le diamètre des plaques tournantes des dépôts et ateliers. Le poids à vide est d’un peu plus de 24 tonnes et en ordre de marche d’un peu plus de 27 tonnes.

La vitesse dite « ordinaire » est de 72 km/h., et la vitesse dite « extrême » de 100 km/h, en remorquant huit voitures, soit un train d’une soixantaine de tonnes, avec une consommation de 8,5 kg de coke par kilomètre. Enfin, le prix de chaque locomotive est de 58 000 francs, dont 2500 sont versés à Thomas Crarnpton.

La longue évolution des « Crampton ».

Comme la locomotive « Crampton » dure longtemps et roule sur de nombreux réseaux, elle ne manque pas d’évoluer.  L’ingénieur Eugène Flachat, dont l’autorité à l’époque est reconnue en France,  préconise la nécessité de réduire le poids assez élévé de ces locomotives et leur empattement trop long, deux éléments très défavorables pour la tenue en service des voies.

Certaines locomotives construites chez Cail, puis au Creusot, dès 1852 ont déjà un empattement réduit à 4,50 m. environ : si le poids et la surface de chauffe n’étaient guère changés, en revanche le diamètre de la roue motrice était porté à 2300 mm. Ce sont là deux modifications importantes qui, en fait, sont à l’origine d’une nouvelle sous-série et donnent des machines aux caractéristiques différentes.

Par ailleurs, la locomotive type « Crampton », nommée « Le Continent », exposée à « La Cité du Train » à Mulhouse, appartient à une série faite par Cail en 1852 pour la ligne de Paris à Strasbourg. Le diamètre de ses roues motrices est de 2300 mm, et l’empattement est de 4 590 mm. La surface de grille est de 1,24 m², soit sensiblement celle des premières locomotives. Les tubes sont au nombre de 180 au lieu de 177, et les cylindres ont des cotes de 400 × 560 mm, soit sensiblement les cotes d’origine. Les poids à vide et en ordre de marche dépassent de 500 kg les poids d’origine qui sont 24 et 27 tonnes.

Les machines à roues libres : avantages et inconvénients.

La « Crampton » est une machine à roues libres : cela veut simplement dire qu’elle a un seul essieu moteur, donc que ses roues motrices n’ont pas de bielles d’accouplement les solidarisant avec d’autres roues.  Les Anglais ont, depuis les débuts du chemin de fer, toujours pratiqué cette formule, soit avec des locomotives de type 111 (un essieu moteur précédé et suivi d’un essieu porteur), soit de type 211 (un bogie avant, un essieu moteur, un essieu porteur arrière). À la veille de la Première Guerre mondiale, ces incroyables locomotives anglaises roulent toujours, alors que les réseaux du continent sont à l’âge des « Pacific » !

L’avantage de cette disposition est que la locomotive roule en douceur, avec très peu de mouvements parasites, puisque le nombre et le poids des pièces en mouvement alterné (bielles de liaison) est réduit. La locomotive trépide moins, et ne fatigue pas les voies. L’inconvénient est que, lors du démarrage, l’unique essieu moteur tend à patiner : plus on multiplie les roues motrices, plus on augmente les points d’adhérence entre la locomotive et les rails, donc moins la locomotive risque de patiner.

L’unique essieu moteur, cause de nombreux patinages au démarrage, a été la cause de l’obsolescence rapide des « Crampton », au fur et à mesure de l’accroissement du poids des trains, et du passage à une dernière sous-série ayant deux essieux moteurs.

Le record du monde de tout ce qui s’était déplacé jusqu’alors.

En roulant à 144 km/h le 20 juin 1890, une « Crampton » du réseau de l’Est bat le record mondial… de tout ce qui a bougé, roulé, ou s’est déplacé jusque-là du fait de l’homme (dames comprises, pardon !) En effet, jamais un objet créé par l’homme ne s’était déplacé à une telle vitesse à la surface du globe. Le record est battu sur le réseau du PLM lors de tests comparatifs. Cette locomotive, la N° 604 du réseau de l’Est, munie d’une double chaudière à deux corps superposés, roule à cette vitesse fantastique de 144 km/h en tête d’un train pesant 157 tonnes.

Le voyage impérial de 1855 : légende ou réalité ?

Napoléon II a-t-il voyagé entre Marseille et Paris en 1855 à une moyenne de 100 km/h dans un train tiré par une « Crampton » ? La question reste posée, en dépit de l’affirmation souvent faite dans les livres d’histoire : l’Empereur se serait rendu à cette vitesse à Marseille pour venir accueillir et féliciter les soldats ayant participé à la guerre de Crimée.

Sur un plan purement ferroviaire, l’exploit est théoriquement possible si, d’abord la ligne est achevée…. or elle ne l’est pas encore en 1855. Et d’une !… Mais continuons loyalement le combat.

Il l’est aussi si l’on ne prend pas une « Crampton », mais toute une succession de « Crampton » prêtes, sous pression et en attente dans les dépôts, et rapidement mises en tête du train impérial, sans perdre une minute, assurant ainsi des « relais-traction » immédiats. Ceci dit, une locomotive « Crampton » dispose bien de la puissance nécessaire pour remorquer les deux ou trois voitures du train impérial à cette vitesse.

Mais il reste le problème de l’exploitation de la ligne : l’exploit est théoriquement possible si la voie est totalement dégagée et que tous les signaux soient en position « voie libre ». Or la signalisation de l’époque n’était pas encore « enclenchée » avec les appareils de voie, et ne permettait donc pas elle-même la sécurité entière des mouvements. Il aurait fallu pratiquement « geler » toute la circulation des trains entre Paris et Marseille pendant une journée entière, et en s’y prenant longtemps à l’avance pour éviter toute surprise. C’est pourquoi l’exploit semble peu probable, du moins en 1855. Vers 1885, trente ans plus tard, c’était sans nul doute possible avec toutes les conditions de sécurité voulues, mais Napoléon III n’était plus Empereur.

Les caractéristiques techniques.

Type : 210

Date de construction : 1845

Constructeurs : Cail, Koechlin

Diamètre des cylindres : 400 mm.

Course des pistons : 550 mm.

Diamètre des roues motrices : 2 140 ou 2 300 mm.

Diamètre des roues porteuses : 1 347 et 1 220 mm.

Pression de la chaudière : 7 kg/cm².

Surface de la grille du foyer : 1,4 m².

Surface de chauffe : 97, 10 m²

Longueur totale : 13, 83 m

Longueur de la locomotive : 7, 76 m

Longueur du tender : 5, 92 m

Poids total : 47, 5 t.

Poids de la locomotive : 29 t.

Poids du tender : 16, 5 t.

Contenance du tender en eau : 7 t.

Contenance du tender en charbon : 7 t.

Puissance : 400 ch estimés.

Vitesse : 120 km/h.

Les « Crampton » qui faillirent être belges.

Les belges commandèrent des locomotives « Crampton » pour la ligne de Namur à Liège. Mais cette ligne tarda quelque peu à ouvrir, et les locomotives, alors essayées en Angleterre, furent jugées si bonnes par le réseau du « South Eastern Railway » qu’elles y restèrent…. Seul le « London & North Western Railway » construit un prototype d’essai qui roule à 119 km/h pendant 25 kilomètres, mais ce réseau se désintéresse de la question de la grande vitesse.

Thomas Crampton parvient à convaincre des dirigeants de réseaux belges, américains et même français de construire des prototypes. Comme nous l’avons vu, c’est finalement la France du Second Empire qui adopte irrévocablement cette machine qu’elle surnommera « le lévrier du rail », mais le réseau belge aurait bien aimé, lui aussi, avoir beaucoup plus que deux « Crampton ». Le hasard en décida autrement !

Si les « Crampton » françaises diffèrent essentiellement du type anglais d’origine par le renforcement du châssis avec des longerons supplémentaires placés à l’extérieur des roues, les « Namur » et « Liège » n’ont pas ces longerons de renfort. Les locomotives destinées au réseau belge se présentent sous la forme plus simple et plus légère d’une locomotive dont les roues sont entièrement visibles et dégagées, telles que Thomas Crampton les dessine en 1845.

La construction de ces deux locomotives est faite par les ateliers Lowka Works, une petite entreprise qui espère ainsi faire son entrée sur le marché mondial de la locomotive. La «Namur », une fois terminée, est prêtée au réseau du « South Eastern Railway », nous le savons, qui l’engage dans le roulement classique de ces locomotives. La machine, d’après l’auteur Gustavo Reder, accomplit sans aucun problème 3 680 km en tête de trains rapides ou même de marchandises. Elle montre d’ores et déjà une des grandes qualités des « Crampton » : la vitesse. En effet, elle est capable de rouler à 100 km/h en tête d’un train de 50 tonnes, et même à 120 m/h haut-le-pied (c’est-à-dire : seule) sans poser aucun problème de manque de stabilité ou de mauvaise inscription en courbe.

Le seul problème provint du réseau belge lui-même : la ligne de Namur à Liège ne fut pas ouverte à temps. Les travaux, en effet, prirent du retard et le réseau britannique du « South Eastern Railway » fut heureux de conserver les deux locomotives qui ne virent jamais le réseau belge.

Les « Crampton » allemandes revues et corrigées.

En 1853 les ateliers Maffei de Munich construisent une très élégante « Crampton », « Die Pfalz », pour le réseau du Palatinat. Sous la conduite de l’ingénieur Joseph Hall, surnommé « L’Anglais de chez Maffei », la locomotive est redessinée pour comporter un mouvement placé à l’extérieur des longerons et non à l’intérieur. Ce mouvement est ainsi beaucoup plus accessible pour les opérations d’entretien, et, mécaniquement, les contraintes mécaniques imposées au châssis sont moindres dans la mesure où les manivelles sont extérieures et entraînent l’essieu moteur par l’extrémité. La locomotive est visible au musée de Nuremberg actuellement.

Des « Crampton » américaines ? Un peu, mais pas vraiment.

Aux États-Unis circulèrent, sans nul doute, les plus curieuses des « Crampton » jamais construites – si tant est qu’il s’agisse vraiment de ce type de locomotive. Par exemple, les locomotives du réseau Camden & Amboy avaient un abri de conduite pratiquement à deux étages, le mécanicien étant haut perché tandis que le chauffeur, au ras des rails, chargeait le foyer par-dessus l’essieu moteur qui traversait intégralement l’abri ! La « Lightning » du réseau Utica & Shenectady avait un bogie Norris avant qui précédait un essieu porteur et l’essieu moteur. Plus élégante que la précédente, elle fut un échec, car son châssis était trop fragile.

Une « Crampton » danoise, peut-être ?

Une « Crampton » que quarante siècles contemplent.

La pire « Crampton » de tous les temps.

C’est une horreur, et elle a circulé sur le réseau de la compagnie du Nord sous la forme d’une série de deux locomotives-tenders, N°162 et 163. On reconnaît une « Crampton » classique, mais laquelle on aurait ajouté un troisième essieu porteur, la faisant passer du type 210 au type 310. Le tender a été supprimé et une soute arrière a été placée sur le châssis de la locomotive, occupant tout l’arrière et laissant sans réponse la question de savoir s’il y a une plateforme de conduite et où elle se situerait.

L’excellent et regretté Gabriel Curtet cite une de ces deux locomotives dans un de ses nombreux articles, la décrivant comme étant non une 310 mais une 111A (notation allemande), et disant que ces deux locomotives ont été utilisées très longtemps dans les ateliers des forges de La Chapelle.