La fissure : l’ennemi du cheminot.

Il n’ a pas que les architectes et les propriétaires des maisons de campagne pour détester les fissures. Les cheminots eux aussi, et, pire que la fissure syndicale, il y a la fissure dans le métal. Le bris d’essieu, avec les conséquences que l’on devine, est un des premiers problèmes techniques posés au chemin de fer, une des premières craintes des ingénieurs, une des premières obsessions des réseaux. Sur les premières lignes de chemin de fer moderne des années 1830, les rails se brisent et, au passage des trains, et parfois se redressent et traversent les planchers des voitures pour empaler les voyageurs. Souvent apprelé « accident métallurgique » au XIXe siècle, il apparaît non seulement avec le bris de rail, mais, très dangereusement il affecte aussi les roues et leur corps d’essieu monté, tout comme les longerons de châssis du matériel roulant. Le premier très « médiatisé » du genre, historiquement, est celui de Meudon en 1842 (bris de corps d’essieu de la première locomotive en double traction) qui fait 55 morts.

Avec l’acier Bessemer ce type d’accident se raréfie, ceci dès les années 1860-1870, mais il reste sournoisement présent et sait se manifester là et quand on l’attendait pas.

C’est la crainte obsessionnelle de cet accident fréquent qui fait que, sur les premières locomotives, on place les longerons des châssis à l’extérieur des roues pour espérer que, en cas de bris de corps d’essieu surtout coudé, les roues restent droites sur les rails si possible. C’est aussi pourquoi on généralise, à partir des années 1850-1870, les voitures à trois essieux pour que, au moins, quatre roues sur les six restent sur les rails et maintiennent la voiture en place en cas de bris de corps d’essieu. C’est si fréquent que c’est une obsession… mondiale.

Cet accident est tellement craint, tellement courant, que, par exemple et aujourd’hui pour le TGV français, on monte toujours des roues monobloc type marchandises et non des roues « bandagées » qui sont pourtant si économiques et si douces au roulement. Le terrible accident d’Eschede, en Allemagne, frappant l’excellent « ICE » et tuant plus de 100 voyageurs y compris les enfants de deux classes d’école, est resté dans les mémoires des cheminots du monde entier : il a lieu le 3 juin 1998. Le bandage d’une roue s’était séparée du voile de roue. Le débat sur les roues monobloc, alors, fut relancé.

Des décennies durant, les essieux seront l’objet d’une surveillance assidue, et la détection des fissures est continuellement à l’ordre du jour dans le domaine de la sécurité. C’est une des raisons de la construction persistante de voitures à trois essieux jusque durant les années 1890 : en cas de rupture d’un essieu, la voiture reposait toujours sur les deux autres essieux, lui donnant encore 4 points d’appui sur les rails. Mais était-ce suffisant ? Ne valait-il pas mieux lutter contre le mal au niveau de sa cause ?

Dès 1846 : la loi.

Le législateur est bien obligé, vu le nombre d’accidents et de déraillements qui se produisent dès les premières années de l’exploitation du chemin de fer en France, de promulguer des textes :

« Les essieux des locomotives, des tenders, et des voitures de toute espèce, entrant dans la composition des convois de voyageurs ou dans celle des trains mixtes de voyageurs et de marchandises, allant à grande vitesse, devront être en fer martelé de premier choix », d’après l’article 8 de l’ordonnance du 15 novembre 1846.

Mais dès 1858, avec les progrès de la métallurgie, les compagnies de chemin de fer sont priées de se mettre au goût du jour : « La condition fixée dans l’article qui vient d’être rappelé ne suffit pas dans la pratique. C’est à l’acier fondu qu’il paraît convenable aujourd’hui de demander des garanties contre les ruptures », ceci d’après une enquête officielle sur un accident datant de 1858, et qui remet en cause l’ordonnance de 1846 et l’utilisation du fer. 

La fréquence des ruptures est telle que le « Paris-Lyon-Méditerranée » (PLM), par exemple, est tenu par le Ministre des transports en 1859, de porter à 102 mm  le diamètre des fusées de 200 mm des essieux des tenders, notamment par suite des ruptures qui se sont produites sur la difficile ligne de Lyon à Genève.

Un jugement du tribunal de commerce rendu en 1869 refuse que la rupture d’essieu soit « une circonstance de force majeure » et rend les compagnies de chemin de fer responsables des conséquences des ruptures, mais d’autres jugements tendent, les années suivantes, à suivre un avis contraire et à dégager la responsabilité des compagnies.

Toutefois, l’ordonnance de 1846 a obligé les compagnies à tenir des registres spéciaux pour tous les essieux, et à marquer les dates de fabrication, de mise en service, la provenance,  les accidents et réparations. Un numéro d’identification sera poinçonné sur chaque essieu. Les « bureaucrates » des compagnies de chemin de fer de Louis-Philippe et surtout de Napoléon III ne manqueront donc pas de travail, puisque le nombre d’essieux dépasse rapidement 120.000 sous leurs règnes, ceci d’après le « Dictionnaire des chemins de fer » de JG Palaa, Editions Marchal & Billard, Paris, 1887 (que nous avons la chance de posséder !), et tout cela étant rédigé à la plume et en manches de lustrine !

Mais cette obligation de tenir des registres est bien, sans le dire, la reconnaissance d’une responsabilité des compagnies et les conduit à mettre en place à la fois une politique du « parapluie administratif » et d’un entretien géré dans un esprit systématique et contraignant.

C’est ainsi que, en cas de rupture, l’essieu, entier, ou en morceaux. doit être tenu à disposition des inspecteurs fonctionnaires pendant quatre jours dans la gare la plus proche, sens de la marche du train. Le cinquième jour, il peut être expédié aux ateliers de la compagnie pour réparation.

Que faire quand un essieu se brise, chef ?

Voici les instructions de 1858 préconisés par les réseaux français à la suite d’une enquête judiciaire :

« Lorsqu’un essieu de locomotive vient à se rompre en route, on enlève ou l’on suspend l’essieu ; on essaye de garer la locomotive ou bien l’on jette le feu et l’on attend du secours. Il est quelquefois nécessaire de mettre l’avant ou l’arrière de la locomotive sur un petit chariot à quatre roues pour la rentrer à l’atelier. Lorsqu’un essieu de wagon vient à se rompre pendant le trajet, on commence par dégager la voie en retirant le wagon du train ; s’il peut être placé, par une de ses extrémités, sur le wagon de secours ou sur tout autre wagon, on l’enlève de suite et on le ramène au dépôt ; sinon, on le jette sur l’accotement et on le relève plus tard. »

Ajoutons que la dernière option était, en général, la toute première et la seule pour les chemins de fer américains qui, aujourd’hui toujours, à la moindre boîte chaude ou au moindre bris d’essieu en trafic marchandises, basculent le wagon d’un coup de cric « dans la nature » et récupèrent ultérieurement les bogies, laissant la caisse et son chargement à la discrétion de l’environnement et au remboursement de l’assurance. On imagine mal la SNCF pratiquant la même politique, notamment dans certains paysages classés et écologiquement sensibles !

La détection des fissures : les limites de la vision humaine.

Les ingénieurs des dernières décennies du XIXe siècle orientent leurs recherches, devant la persistance des problèmes de rupture en dépit des progrès de la métallurgie, vers la réduction de la variation brusque des efforts imposés, celle des contraintes mécaniques, celle des chocs. Les fusées des essieux sont alors au cœur du débat technique, car ce sont elles qui sont encore affectées par des détériorations ou des ruptures, même pour les fusées tournant dans des boîtes à rouleaux.

Les ateliers du « PLM » utilisent la méthode de l’ « essai au choc », qui fait ressuinter l’huile dont les éventuelles fissures pourraient être imprégnées dans les fusées, tourillons, axes, et flasques des organes de roulement. On badigeonne les pièces à examiner avec un mélange de blanc d’Espagne pulvérisé et mélangé à de l’essence, puis on les soumet à un choc à la masse : l’huile imprégnée dans la pièce incriminée devient alors très visible sur le blanc. Nous pensons, aussi, que c’est pour cette raison que les jantes des roues des locomotives et des voitures reçoivent « un coup de blanc » en atelier, et, très souvent, le conservent par la création inopinée d’une sorte d’élégance à l’époque. Le pneu à flancs blancs des automobiles des décennies passées sont, sans doute, un effet lointain de cette mode ferroviaire… mais n’ont pas, à notre humble avis, la même finalité.

L’origine de cette présence abondante du blanc est bien un souci de détection des fissures. Mais cette méthode ne met nullement les réseaux à l’abri des accidents, car elle repose sur une donnée bien aléatoire : la vision humaine. Il faut aller plus loin.

Les études des années 1930 démontrent que les fibres du métal des fusées subissent, à chaque tour de roue, des efforts alternés de flexion et de compression. Même si ces efforts sont faibles, leur alternance continuelle finit par produire des fissures qui se propagent dans le métal. Les ruptures sont possibles dès que la proportion de métal sain devient insuffisante dans la fusée.

Les essais de laboratoire, d’après le numéro de Mars 1939 de la « RGCF », page 201 et sq., montrent aussi que l’état de surface des fusées compte : les fusées à l’état de surface bien polie résistent mieux, et de très fines rayures sont des amorces de fissures.

La détection des fissures : le « visiteur ».

On l’a oublié : ce cheminot, le « visiteur », était armé d’un marteau à manche longue et, le soir ou la nuit, allait sur les quais et longeait les trains à l’arrêt, réveillant souvent les voyageurs lorsque sa visite se faisait la nuit. Il donnait un coup de marteau sur chaque roue et écoutait attentivement le son : si ce son était net et « pur », bien clair, alors tout était bon sur le plan de la sécurité. Si le son était bizarre, anormal, comme « voilé », alors il y avait une fissure dans la roue. Le wagon ou la voiture ne continuaient pas leur chemin… On disait que la peinture blanche, sur les jantes de roues, ce n’était pas seulement pour « faire joli », mais c’était surtout pour révéler l’existence de fissures qui faisaient « craquer » la peinture. C’est pourquoi on peignait en blanc les longerons des bogies des voitures de la CIWL.

Une curieuse théorie.

Le métal se transformerait-il sous l’effet des vibrations engendrées par le roulement ? C’est ce que les ingénieurs du XIXe siècle sont enclins à croire, du moins tant qu’il y a des essieux en fer. Les premiers ingénieurs, faute de toute autre possibilité d’investigation scientifique, choisissent un dimensionnement généreux pour les organes de roulement, une bonne fabrication, et un bon métal dont on a soigneusement sélectionné la provenance. Mais les criques et les fissures se produisent quand même. On incrimine le métal, sa fatigue, ses défauts cachés, ou alors la surcharge en service. L’âge ne semble avoir aucune influence néfaste quand l’essieu est bon, et les mauvais essieux cassent rapidement : on réforme alors toute la série entière provenant de la même provenance, de la même coulée. Mais parfois des essieux cassent subitement après un long service sans faille, et ce sont ceux-là qui obsèdent les ingénieurs. Vers la fin du XIXe siècle, on pense à une modification du métal au niveau des molécules, par suite du long travail effectué par les vibrations du roulement. Mais d’après J. Netter, dans son ouvrage « Voitures et wagons » paru chez Baillère, Paris, 1927, cette théorie n’a jamais pu être scientifiquement démontrée, et, en tous cas, l’arrivée des essieux en acier a mis partiellement fin au problème.

La solution par le champ magnétique ?

En 1927 un ingénieur du « Laboratoire de la soudure française », un certain Roux, dont on ignore le prénom (l’habitude de ne pas donner, à l’époque, les prénoms complique les tâches des historiens d’ aujourd’hui), utilise les procédés du spectre magnétique, en constatant qu’un aimant brisé ou fissuré ne donne pas un spectre magnétique normal : des lignes de force complémentaires sont visibles au droit des fissures.

Mais ce sont surtout les ingénieurs des chemins de fer allemands qui mettent au point le procédé industriel le plus utilisé pendant les années 1930 : le procédé des ateliers de Limbourg, selon le N°24 du 15 décembre 1936 du « Organ für die Fortscrhitte des Eisenbahnwesens », cité par la RGCF en mars 1939. Il s’agit, en quelque sorte, de créer un champ magnétique dans un essieu monté complet avec ses roues, champ magnétique orienté dans le sens de l’axe géométrique de la pièce pour que les lignes de force aient un maximum de chances de couper perpendiculairement les fissures possibles. On dépose sur l’essieu monté un mélange d’essence et de limaille de fer pour voir se former des lignes de force, mais sans dépasser certaines limites inférieures ou supérieures en ce qui concerne la tension électrique : au-delà de ces limites, les résultats sont soit nuls soit perturbés. Il faut donc, essai par essai, déterminer pour chaque type de pièce à examiner la tension électrique optimale.

Les ateliers SNCF de Villeneuve-St-Georges construisent, en 1938 (année de création de la SNCF, mais ces ateliers ont été construits par le PLM), un appareil permettant de traiter les fusées des essieux complets, avec leurs roues, mais démontés. Un système d’arrosage des fusées avec un mélange de pétrole et de limaille de fer permet d’accélerer l’opération. Le courant est du continu 48 volts avec une intensité de 400 ampères, fourni par une batterie d’accumulateurs de voiture à voyageurs, un rhéostat, et un interrupteur. La durée d’une opération est d’une dizaine de minutes environ. L’installation coûte environ 8.000 francs de l’époque, soit environ une année de salaire d’un ouvrier qualifié) et son utilisation est facile et efficace.

Les catastrophes genre Maurienne : la cause.

L’accident de la Maurienne avec le bris d’essieu du fourgon italien placé en tête de la rame, n’a rien exceptionnel, malheureusement, pour celui qui connait l’histoire des chemins de fer du monde – car la connaissance des chemins de fer du monde entier vient expliquer et confirmer ce qui se produit sur le sol national de chaque pays.

Ce train composé de 17 voitures et transportant 433 militaires, dont on a dit qu’il était trop lourd, était bien, pourtant, d’un poids normal et comparable à celui des trains circulant sur la ligne. Dès les jours suivants, des trains identiques circulent à nouveau. C’est bien un bris d’essieu qui est en cause, sous le fourgon à deux essieux italien qui en tête du train : ce fourgon est allé heurter le rocher bordant la voie du coté de la montagne, s’est disloqué et a fait dérailler tout le reste du train. L’équipe de conduite de la 230 PLM, déjà très accaparée par la situation et le contrôle de la vitesse sur la longue pente, n’a pas senti la rupture d’attelage et l’abandon du train, et a continué à rouler jusqu’à la gare suivante dans laquelle un arrêt était prévu. C’est là qu’ils découvrent que le train n’est plus derrière le tender.

Des « Maurienne », il y en a eu dans l’ensemble des réseaux ayant des lignes de montagne à trafic important, qu’il s’agisse des trains américains dans les Rocheuses, surtout dans la descente de Denver avec ses 22 tunnels, mais aussi bien des trains dans le nord montagneux des Indes. Bien des trains sud américains sur le Transandin sud, ont connu des catastrophes identiques. Les lignes des grandes percées alpines ont, elles aussi, eu quelques déraillements de trains de marchandises pour les mêmes raisons. Le wagon dont un essieu s’est brisé déraille, se couche sur la voie, et retient le reste du train qu’il fait dérailler.

Il est probable qu’une des premières catastrophes ferroviaires, en France, celle de Champoux qui se produisit en 1846 sur le réseau du Nord, soit due à un bris d’essieu.

La catastrophe de Bernay, en 1910, se produit à une époque où, sur le réseau de l’Etat, les déraillements graves se multiplient. Le rapport déclare que « En étudiant les traces laissées sur la plateforme, les enquêteurs constatent que le déraillement s’était produit lors du passage sur un aiguillage, sans pour autant être en mesure de reconstituer les conditions exactes de son déroulement. En effet, l’appareil n’avait pas été pris en pointe, mais en talon, ce qui excluait tout changement brutal de direction susceptible de déstabiliser le convoi. L’incertitude était encore accrue par les doutes des experts sur le véhicule à l’origine de la sortie des rails. Pour certains, c’était la locomotive, dont le bogie avant avait sauté, alors que pour d’autres c’était une voiture suivant le fourgon de tête, dont un essieu s’était rompu, entraînant par contrecoup la sortie de voie de la machine trente mètres plus loin. »

Ce genre d’accident est un cauchemar pour les ingénieurs et les cheminots, car, comme dans un mauvais tour de magie, la matière se dérobe. Or le chemin de fer est bien, par excellence et le premier historiquement, à faire confiance à la matière, roulant de nuit sur des rails et des roues que l’on ne regarde pas et dont on ne penserait pas, une seconde, qu’ils pourraient se dérober aux lois et à la confiance établies.