Nous abordons le genre de sujet que nous n’aimons pas du tout, celui des accidents et des catastrophes, mais il s’invite de lui-même dans l’Histoire sans demander l’avis de l’historien. Les anciens détestaient tellement les accidents que, lors des premières décennies du chemin de fer, il y a deux cents ans, les précautions concernant la sécurité étaient loin, bien loin, de la vision entousiaste que les ingénieurs avaient du chemin de fer. Pis encore… il faut bien préciser les choses et dire que, historiquement, le souci de la protection des voyageurs, qui se manifeste dans les dernières décennies du XIXe siècle, est passé bien avant celui de la protection des équipes de conduite – pour ne pas dire que les compagnies, jadis, n’avaient qu’un souci souvent très relatif de la survie de ces derniers.
L’opinion publique, on s’en doute, s’émeut beaucoup plus des morts dans les voitures à voyageurs qu’à bord des locomotives, et les anciens réseaux, sous la pression de cette opinion, songent enfin, après presque un siècle de chemin de fer et au lendemain de la Première Guerre mondiale, à mettre fin au règne de la voiture à caisse en bois qui se transforme en allumettes au moindre choc. A l’arrière de leur lourde machine, les mécaniciens et les chauffeurs semblent moins exposés, mais les conducteurs électriciens ou d’autorails auront encore à compter sur les vertus d’une paroi frontale en tôle de deux pour les mettre à l’abri des coups du sort. On est encore loin de l’esprit « ProCab » (protection de la cabine de conduite) qui s’est développé ces dernières années … même si « Procab » a aussi été utilisé comme marque de fabrique pour une production de câbles et de connecteurs électriques.
La protection du personnel de conduite des locomotives à vapeur ne se pose pas dans les mêmes termes que ceux des conducteurs des locomotives électriques ou diesel, ou des autorails et automotrices. L’équipe de conduite d’une « Pacific » roulant à 120 km/h est postée à l’arrière d’une machine pesant la centaine de tonnes, et le mécanicien et son chauffeur sont moins exposés aux risques d’une collision qu’aujourd’hui dans une cabine frontale d’automotrice ou de TGV. Mais du temps de la vapeur, il y avait d’autres risques mortels comme celui de recevoir, dans la cabine de conduite même, les six à sept tonnes du charbon du tender plus les outillages, sans compter le risque d’explosion de la chaudière projetant non seulement de la vapeur à 400° mais aussi, en cas de destruction du foyer, plusieurs tonnes de charbon flamboyant sur l’équipe de conduite.
Il est vrai que, à bord des locomotives électriques et des autorails de l’époque, il n’en est pas de même, et, par exemple, le réseau du Midi met en service, en 1922, ses fameuses BB électriques dont la cabine de conduite, frontale, n’offre comme toute protection que celle d’une fine paroi de tôle vitrée et comportant même une fragile et légère porte centrale vitrée…
Certes, les 2BB2 construites par Ganz pour le Paris-Orléans comportent une cabine centrale, solution qui ne sera pas reconduite sur les 2D2 classiques. Ces dernières, produites à partir de 1926, ont des cabines d’extrémité mais, il est vrai, avec des capots contenant des équipements auxiliaires et offrant une relative protection. Les dernières 2D2 type 9100 de la SNCF, tout comme les CC et les BB qui suivront seront toutes à cabine frontale et ce n’est vraiment qu’avec les BB 12000 et CC14000, de nouveau à cabine centrale, que les équipes de conduite pourront se sentir un peu moins en « figure de proue » dangereusement exposée…
Deux cents morts à Lagny en 1933 : enfin on prend conscience.
Mais les morts, hélas, à une époque où le matériel roulant remorqué possède des caisses en bois, se comptent dans les voitures et on voit, lors d’accidents, une locomotive à vapeur percuter un train à l’arrêt, disloquer tout en finissant sa course successivement tous les wagons ou voitures du train, en projetant de part et d’autre les châssis métalliques qui, eux, restent parfois intacts… Ce dernier fait, celui de la résistance des châssis, ne manquera pas de plaider pour une construction métallique intégrale des voitures.
L’accident mémorable de Lagny, le 30 décembre 1933, fait 200 morts et 300 blessés : une « Mountain » de la compagnie de l’Est, roulant à pleine vitesse, en tête d’un train rapide composé de voitures métalliques, vient heurter par l’arrière un train de banlieue arrêté en gare, et composé uniquement de voitures à caisse en bois. Poussée par l’élan et le poids du train qu’elle remorque, la lourde « Mountain » pénètre dans le train. Elle « remonte » le train par l’intérieur de voiture en voiture, les faisant exploser les unes après les autres !… Les 200 morts sont parmi les voyageurs des cinq dernières voitures du train, complètement détruites. Dans le train rapide, il n’y a aucune victime, et l’équipe de conduite de la « Mountain », placée à l’arrière d’un monstre pesant plus de 100 tonnes, est indemne : une photographie de presse bien connue les montre, hébétés, contemplant le désastre, debout, près des voies tordues.
C’est bien cette épouvantable catastrophe qui créera une émotion durable dans l’opinion publique, et forcera les compagnies à de défaire de leur parc de voitures à caisse en bois : il faudra une vingtaine d’années pour y parvenir et la SNCF elle-même terminera cette tâche seulement dans les dernières années 1950.
L’opinion est unanime à condamner…
Voici ce que l’on peut lire dans « L’Illustration » :
« Dans la nuit brumeuse, un train bondé de voyageurs est arrêté. Un autre survient et se jette dessus, écrasant ses cinq dernières voitures. Tel est le schéma brutal de la catastrophe de Lagny-Pomponne, qui, l’avant-veille de Noël, a fait près de deux cents morts et trois cents blessés. Sur les causes de cet effroyable sinistre, les techniciens épiloguent encore. Inobservation des signaux ou défaillance du délicat appareillage électrique dont la mission capitale est d’assurer sans interruption ni relâchement ? Faute humaine ou faute mécanique ? On ne sait. Par contre, l’opinion est unanime à condamner le wagon à caisse en bois sur châssis métallique. L’express tamponné était composé par de telles voitures. Le rapide tamponneur remorquait au contraire des voitures entièrement métalliques. Aucun de ses voyageurs n’a été tué. La démonstration est donc cruellement évidente. Mais était-il nécessaire de l’attendre pour prendre enfin les décisions qui s’imposent ? »
On notera que si le « wagon à caisse en bois » est condamné, la présence de systèmes électriques dans la signalisation est, elle aussi, suspecte dans une époque où l’on n’a confiance qu’en la mécanique, le rivet, le métal aux dimensions généreuses. La question « faute humaine ou faute mécanique ? » en dit long, aussi, sur les doutes concernant les cheminots… Les années 1930 ne sont pas tendres pour les chemins de fer.
Des « Crash-tests » imprévus, spontanés, et qui informent, mais sur le terrain.
Une lecture de la « RGCF » d’Avril 1926 montre que le hasard, à défaut des bureaux d’études des directions du Matériel des diverses compagnies, se charge d’organiser, en grandeur réelle et sur le terrain, ce que l’on n’appelle pas encore des « crash tests » mais simplement des « simulations d’accidents ». Mais ce qui ressemble à un « crash-test » involontaire se produit quand même avec du matériel neuf, en cours d’acheminement après une exposition … Ce matériel aura l’occasion de prouver, après l’exposition, qu’il méritait certainement d’y avoir figuré.
En 1925, l’ « OCEM » (« Office Central d’Etudes de Matériel »), créée par les réseau ferrés nationaux sauf ceux du « Nord » et de l’ « Est », expose des voitures entièrement métalliques dans le cadre de l’Exposition des Arts Décoratifs. Ultérieurement, lors d’une manœuvre de nuit, une de ces voitures est tamponnée à 35 km/h par un train pesant en totalité 425 t, locomotive comprise, engagé par erreur sur la même voie.
Sous le choc, un bogie de la voiture déraille et la voiture prend une position oblique, et est projetée contre le piédroit d’un pont enjambant les voies, puis contre le tablier d’un autre pont. Elle fait ainsi une trajectoire de 17 mètres hors des rails. La locomotive est très endommagée, mais la voiture n’a que des dégâts minimes : aucune glace, ni ampoule électrique brisée, et seulement des plateaux de tampons arrachés, un soufflet et une porte d’extrémité faussés. Une voiture en bois aurait été pulvérisée. La lourde construction entièrement métallique de type ferroviaire, une fois encore, venait de faire ses preuves.
Pendant les années 1930, lorsque les réseaux français adoptent enfin les voitures métalliques sous la pression des Pouvoirs publics et de l’opinion, il faut bien les concevoir en fonction des réalités du terrain, c’est-à-dire des accidents réels qu’il n’est pas, à l’époque, possible de modéliser ou de reconstituer par l’informatique, ou de reconstituer sur des bancs d’essais. Le cas est d’autant plus complexe pour les voitures à caisse en bois que les compagnies transforment en les « métallisant » partiellement, et c’est là que des essais de tamponnement de voitures dites métallisées ou, ultérieurement, semi-métalliques sont parlants.
Peut-on, pour moins de 100.000 frs… ?
En 1936, la « RGCF » pose la question de savoir si, pour moins de 100 000 frs, on pouvait remplacer les faces et le pavillon de toiture en bois par des éléments métalliques. Estimant la réponse positive, le réseau de l’État décide, en 1937, de passer aux essais de la voiture prototype ainsi transformée, une voiture dont le plancher en bois et les compartiments intérieurs à cloisons et équipements en bois ont été conservés, tout comme le chauffage et l’équipement sanitaire.
La ligne de Rochefort à Aigrefeuille est mise à contribution, car elle ne brille pas par un trafic exemplaire : il est réduit à un train de marchandises de temps à autre… Le site est trouvé : le bas d’une pente à 5 pour mille se prolonge par un palier assez long pour contenir un train à l’arrêt formé d’une locomotive avec son tender, deux voitures à deux essieux très robustes, et entre les deux, une voiture non transformée, avec une caisse en bois, mais du même type que la voiture métallisée qui sera essayée ensuite. Ce train est complètement bloqué par ses freins et prend appui sur un heurtoir formé de traverses de récupération. Une différence de 10 cm dans le niveau des rails a été aménagée pour que le train tamponneur se présente plus haut que le train tamponné, ce qui accentue les dégâts.
Un deuxième train est constitué, dit « rame tamponneuse » et il comprend une locomotive (froide), son tender, deux voitures à caisse semi-métallique. Cette rame est poussée, en direction du train précédent, par une locomotive à vapeur qui prend de la vitesse et s’arrête ensuite, laissant la « rame tamponneuse » rouler et dévaler la pente pour aller percuter très violemment le premier train qui est arrêté. La voiture en bois éclate de toutes parts et la première voiture semi-métallique pénètre à l’intérieur de la caisse en bois, qu’elle fait éclater.
Dans cette première expérience, la voiture d’arrière a librement pénétré de toute sa longueur dans la voiture à bogies à caisse en bois. La voiture semi-métallique n’a d’ailleurs été que relativement peu endommagée.
Une deuxième expérience est mise en place. La voiture à charpente en bois est remplacée par la voiture métallisée. Celle-ci a parfaitement résisté au choc à une vitesse de 41,700 km/h contrôlée par pédales électriques. La voiture d’arrière s’est ouverte aux deux extrémités et a enveloppé le bout de la voiture métallisée. Lors du dégagement de ce dernier véhicule, on s’est aperçu que les glaces d’extrémité elles-mêmes ne sont pas brisées, à l’exception d’une glace de porte de bout dans laquelle une pièce de bois de la voiture tamponneuse a pénétré. Aucune déformation des bouts de la voiture, ni du pavillon, ni des faces n’a été relevée.
Les pesées effectuées sur la voiture transformée ayant montré que, non seulement, on n’avait pas dépassé la tare initiale, mais que l’on avait même obtenu un gain de 500 kg, la question s’est posée de déterminer l’endroit où il était le plus intéressant de placer 500 kg de métal et, à cet effet, une deuxième série d’expériences de destruction a été entreprise.
La masse tamponneuse a été augmentée ainsi que la vitesse, qui est passée de 41,700 km/h à 45 km/h. La dénivellation a été également portée à 13 cm, ce qui, compte tenu du porte à faux, occasionne aux tampons une dénivellation maxima de 18 cm. La troisième expérience est menée.
Ces conditions ont été d’abord essayées sur une voiture à bogies à charpente en bois. La voiture semi-métallique a complètement dérasé la charpente en bois de la voiture essayée, et a, ensuite, complètement détruit l’arrière d’une autre voiture qui précédait la voiture à bogies.
Pour la quatrième expérience, à conditions égales, la voiture en bois a été remplacée par la voiture métallisée. Aucun renforcement n’ayant été reconnu nécessaire, ni pour les faces, ni pour le pavillon, il a été décidé de renforcer le bout, comme il est exposé ci-dessus, en utilisant des tôles de dossier de 6 mm et des profilés en « I » à âme renforcée, en acier PM 20, dont la limite d’élasticité est de 48 kg au lieu de 20 kg, de manière à éviter les déformations permanentes en cas de chocs suffisants pour briser les profilés en acier ordinaire. La voiture ne subit aucune déformation, et aucune vitre n’est brisée.
Les essais sur banc .
Dans les années qui suivent la Seconde Guerre mondiale, les ingénieurs chargés de concevoir le matériel roulant utilisent des bancs hydrauliques pouvant soumettre les caisses à de fortes contraintes de traction, de compression, de torsion. L’essai sur banc offre un avantage indiscutable, celui du prix de revient moindre, celui d’une mesure plus facile des déformations, et surtout celui de laisser la possibilité de provoquer et de mesurer avec précision ce que l’on veut savoir.
En 1949 la SNCF conclut un accord avec la « Société Française d’Applications Electro-Hydrauliques », dite « Hydrotechnique », de Pantin pour la construction d’un banc d’essais de 900 tonnes qui sera installé à Vitry et mis en service en 1951. La RGCF fait paraître un important reportage dans son numéro d’Août 1952, et précise que d’autres bancs analogues existent dans le monde, en Allemagne dès les années 1930, aux États-Unis, au Royaume-Uni, et en Suisse. Il est possible, ainsi, d’exercer des efforts de compression allant jusqu’à 200 tonnes sur des véhicules d’une longueur pouvant atteindre jusqu’à 26 mètres, ces efforts se conjuguant avec des efforts de flexion, ou des efforts transversaux ou longitudinaux, et excentrés. Le banc se présente sous la forme d’un cadre horizontal constitué par deux traverses, l’une fixe et portant les vérins, l’autre mobile formant butée, entre lesquelles s’exercent les efforts sur le châssis ou la caisse de voiture ou de wagon testé.
C’est ainsi qu’un des premiers services rendus par ce banc est de déterminer, avec précision, comment procéder au renforcement des extrémités des wagons plats de grande longueur qui souffrent des chocs dans les triages. Cette fragilité s’est révélée en service courant, et il a été possible de la reconstituer et de l’accélérer et de déterminer, avec précision, quelles longrines du châssis du wagon devaient recevoir des « anti-voiles » pour éviter des flexions et des fatigues.
Mais le banc a ses limites, en particulier, celui de ne pouvoir donner exactement une information concernant le comportement du matériel dans le cas d’un choc. C’est pourquoi la SNCF reviendra au « crash test » dans les années 1990, avant de passer à une étape nouvelle, illustrée par le projet « ProCab » dont il est question dans la Revue Générale des Chemins de Fer (RGCF) en 2007 : la simulation numérique et le « crash-test virtuel » vont-ils, finalement, offrir une solution complète, fiable et définitive ?
La collision expérimentale du TGV 2N.
Une des collisions expérimentales les plus remarquées avait été celle concernant le TGV à deux niveaux dont la solidité des caisses devait être prouvée et était remise en question par un certain nombre d’ingénieurs. L’expérience avait eu lieu le 3 février 1994 en Alsace. Une rame composée d’un chaudron de TGV, d’une remorque d’extrémité de TGV 2N, et d’une maquette d’extrémité de remorque adjacente fixée sur un wagon, le tout pesant 70 t, a été lancée à 45 km/h contre une rame de wagons renforcés et lestés et pesant 480 t. Le choc correspond à celui d’un TGV heurtant, à 110 km/h, une masse mobile de 40 t.
La simulation d’accident, réalisée par la SNCF a Oberhoffen, teste un prototype de rame TGV déformable, composé d’une caisse multicolore entrant en collision avec une autre caisse : les éléments colorés déformables se plient et la partie solide s’écrase. A l’intérieur de cette caisse, des mannequins ceinturés représentent les voyageurs. A l’époque, Francois Lacôte, l’excellent directeur du matériel de la SNCF, précise, devant la presse, que la SNCF n’envisage pas de mettre en place un système de ceintures de sécurité.
Cette simultation est très riche en enseignements. La lecture de la RGCF de l’époque nous rappelle qu’il a été possible de mesurer la vitesse de la rame, les forces dans la direction du choc, les accélérations dans les remorques, le déplacement des bogies, les contraintes dans les parties servant à l’intercirculation, les déformations des structures (celles-ci étant, en outre, filmées avec une caméra rapide). Sur 200 mégajoules d’énergie cinétique au moment du choc, 10% sont immédiatement absorbés par la déformation des structures, 10% par frottements. Les zones occupées par les voyageurs sont intactes. L’essai a coûté 15 millions de francs, et la sécurité passive des rames TGV à deux niveaux coûte environ 1% du prix des rames, soit 3,5 millions de francs, mais la vie humaine n’a pas de prix – du moins pour le chemin de fer. Il est toujours bon de relire la RGCF, de retrouver des chiffres et des données précises, et de ne jamais oublier tout ce qui a été tenté jadis.
Nous recommandons de regarder la petite vidéo, très courte, du journal de 20 heures, avec Bruno Masure (ce qui ne gâte rien), datée du 03.02.1994 :
https://www.ina.fr/ina-eclaire-actu/video/cab94018400/tests-tgv
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