Il ne s’agit pas d’une recette de cuisine concernant les champignons, mais bien d’une vieille recette concernant les rails de chemin de fer. Au moment où nos TGV roulent tous les jours à 320 Km/h, les amateurs de flâneries ferroviaires peuvent encore voir, perdus dans les herbes, des rails « à double champignon », ou encore dits « à coussinets ». Ils furent très présents sur le sol français dès les débuts du chemin de fer. Ils ont partiquement disparu du sol français, mais parfois et rarement un tel rail est toujours là, au sein même du réseau SNCF, et sur les régions ouest et sud-ouest, et même jusque dans Paris sur quelques voies de service, souvent perdu dans les herbes. Ce fut la « France du coussinet », selon le mot du grand historien François Caron. Une « France du coussinet » ? Du moins, pour ce qu’il en reste sur le terrain et dans les mémoires.
Un succès dès les débuts du chemin de fer en France.
Dès les débuts du chemin de fer en France, ce type de rail donne satisfaction et permet aux locomotives Crampton, en 1845, de rouler à la vitesse de 120 Km/h en service courant – une vitesse aussi extraordinaire que le record à 547,8 Km/h du TGV en 2007, si on la compare avec les vitesses des trains de l’époque et surtout des autres modes de transport avec des diligences offrant un pière 10 km/h !
Le rail « à coussinet » est souvent appelé « rail à double champignon » ou « rail DC », et les deux sont parfois confondus par erreur. En effet, tous les « rails à coussinet » ne sont pas forcément des « rails à double champignon». Les premiers rails utilisés avaient, vu en coupe, un profil de double champignon (dit « DC ») avec un haut et un bas parfaitement identiques. Et l’on voit surtout dans ce type de « rail DC » son avantage essentiel et le plus spectaculaire : le simple retournement (vertical) sur place quand la surface de roulement est usée. Avantage très théorique, car rarement pratiqué…
Le retournement du rail était un argument intéressant, laissant espérer une grande économique de main d’oeuvre et de moyens en ce qui concerne l’entretien des voies, mais les ingénieurs découvrent très vite que c’est illusoire : le champignon inférieur du rail sur lequel le rail a reposé, et qui a pris appui sur les coussinets, offre désormais une surface « martelée » impropre au roulement. En revanche le principe du « rail à double champignon » dissymétrique, donc non retournable, n’est pas remis en cause, et, avec lui, le coussinet a donc de beaux jours devant lui, avec le rail « à simple champignon » et à petit patin inférieur. Le champignon supérieur, destiné au roulement, est alors beaucoup plus épais en hauteur que le champignon inférieur. Le rail a cessé d’être symétrique et retournable, et c’est sous cette forme qu’il persistera – du moins pour quelques décennies.
Une origine lointaine.
D’où vient le « coussinet » ? Il est présent dès les l’époque des toutes premières voies anglaises posées, au XVIIIe siècle et bien avant l’apparition de la locomotive à vapeur, sur des dés en pierre, des longrines en métal ou en bois, ou sur des traverses en bois. A l’époque, il existe de nombreux réseaux industriels ou locaux, à traction hippomobile, totalisant des centaines de kilomètres de voies sur le sol britannique. La pose se fait avec des moyens de fortune et des matériaux disponibles à proximité, et que cela soit la pierre, le fer ou le bois, peu importe : l’essentiel est de bien tenir le rail à la verticale et d’éviter qu’il ne soit renversé par les roues des trains de minerai. Le « coussinet » est donc une pièce essentielle pour ces innombrables « railways » ou « tramways » ou autres « tramraods ». Il se présente sous la forme d’une pièce de fonte moulée, avec une base large et plate surmontée d’un « U » ouvert vers le haut et dans lequel on peut insérer le rail puis le caler avec une cale en bois, ou une cale métallique formée d’un fer plat recourbé.
Le coussinet s’impose donc comme une pièce de liaison et de stabilisation. Sa large base garantit non seulement la stabilité, mais aussi la non destruction des éléments sur lesquels il repose, formant, eux, l’infrastructure de la voie.
Le rail « Vignole ».
Ce rail, tel que nous le connaissons aujourd’hui, fait son entrée très tôt dans le monde des chemins de fer. IL est attribué à Charles Blacker Vignoles (avec un « s ») qui, malgré son nom à belle consonnance française, est bien un ingénieur ferroviaire anglais (1793-1875). Le rail « Vignole » (sans « s » quand il s’agit du rail) ne sera, aux yeux des Anglais, qu’un « Contractor’s Rail » ou rail pour entrepreneur, juste bon pour des voies de chantier, des voies provisoires. Nul n’est prophète en son pays, et, pour ce qui est de son rail, Charles Blacker Vignoles n’aura plus qu’à aller prêcher ailleurs, c’est-à-dire en Europe continentale et notamment en Allemagne où il rencontre un grand succès. La réussite allemande finira, en ricochet et sans smartphone ni buzz, par convaincre les réseaux français, notamment ceux qui touchent l’Allemagne comme l’ « Est » ou le « Nord ».
Que les Américains en fassent un grand usage dès les débuts de leur aventure ferroviaire, voilà qui ne surprend pas les Anglais, car ils connaissent la pratique américaine : la construction la plus rapide et la plus expéditive possible d’un maximum de lignes en un minimum de temps, selon les principes du libéralisme le plus concurrentiel et sauvage. Effectivement, les compagnies américaines n’investissant nullement dans la durée, mais construisant les lignes pour toucher la prime accordée au premier ouvrant sa ligne entre deux villes… Les Américains pratiquent la plateforme avec un ballast minimal, des traverses à peine équarries à la hache et jetées sur le sol, et un bon rail Vignoles directement cloué sur les traverses avec des « spikes » enfoncés à la masse par des hommes musclés.
Pour les Anglais, le rail « Vignole » n’a que peu de valeur technique, aucune durabilité, et sa pose directe, grâce à son « patin » large, sur des traverses grossièrement équarries, à l’américaine, ne laisse rien inaugurer de bon question tenue dans le temps. Construisant les premières lignes en France, les Anglais nous laissent aussi leur conception de la voie et leurs préjugés. Nos premières lignes des années 1840 et 1850 ont donc une voie « à coussinets » et avec des rails « DC ». Les seuls débats, en France, porteront sur la forme du rail (champignon double ou simple, c’est à dire retournable ou non, etc.) mais guère sur la présence du coussinet.
Une magnifique page de François Caron.
Nous rendrons hommage en citant ce grand historien du chemin de fer, François Caron, professeur en Sorbonne et dont nous avons suivi les cours dans son école doctorale, et qui a dirigé notre thèse de doctorat d’Etat NR sur la traction SNCF (publiée aux éditions du CNRS). Cette page est extraite du tome 1 de son ouvrage de référence « Histoire des chemins de fer en France », trois tomes, parus chez Fayard en 1997, 2005 et 2017. Notons que Couche, ou Perdonnet, cités par François Caron, sont, avec Humbert, Demoulin, et beaucoup d’autres, de ces grands universitaires ou ingénieurs qui ont écrit des grands ouvrages fondamentaux ou enseigné dans les Grandes Ecoles du XIXe siècle, véritables fondateurs de la science ferroviaire française. On ne peut être historien des chemins de fer français sans une connaissance intime de leur oeuvre.
« Dès les années 1830, la Compagnie de Saint-Germain avait expérimenté le rail « Vignole », à simple champignon posé directement sur la traverse, ou « rail à patin » , mais ces expériences n’avaient pas été concluantes parce qu’elles n’avaient pas été menées avec suffisamment de persévérance. Charles Couche révéla en 1853, dans un article des Annales des Mines qui fit date, les résultats obtenus par les ingénieurs allemands, en conclusion d’un programme de recherche destiné à déterminer quelle était la meilleure forme possible de rail. Ils furent, selon lui, les premiers à étudier ces problèmes « avec suite et méthode ». Ils procédèrent précocement à « une longue série d’expériences faites contradictoirement et sur la plus grande échelle comme parcours et comme temps », en utilisant « le seul mode vraiment concluant, c’est-à-dire l’application des divers systèmes sur une même ligne ». Ils essayèrent toutes les formes existantes : le rail symétrique, le rail en U renversé, le rail « Vignole » posé sur longrines, le rail « Vignole » posé sur traverses. Or « c’est à ce dernier mode de construction qu’ils se sont arrêtés unanimement ». La polémique fit rage aussitôt. La compagnie de l’Est utilisa le « rail à patin » sur certains embranchements. Mais le réseau le plus révolutionnaire fut celui du « Nord » : la compagnie décida le remplacement des rails à double champignon par des rails à patin sur la voie principale dès les années 1850 ; le souvenir de l’accident de Fampoux n’était pas étranger à cette décision. La réaction des partisans du coussinet fut immédiate : en 1859, un ingénieur du « PLM » publia une note dans laquelle il prétendait que « le rail Vignole tendait à se renverser vers l’extérieur, à tel point que, sur certaines lignes, les crampons intérieurs se sont soulevés ». Couche nia cet effet de renversement et présenta les arguments suivants en faveur des « rails à patin » : « On ne peut contester au rail Vignole une économie considérable d’établissement et d’entretien proprement dit ; une résistance à la rupture au moins égale, ou plus grande à coup sûr, suivant qu’on prend pour thème de comparaison le rail symétrique ou le rail à champignons inégaux ; une sécurité plus complète et une stabilité pour la rotation équivalente en pratique à celle du rail à coussinet »
L’espoir d’une généralisation du rail à patin ne se réalisa pas. Dans les années 1880, la France était coupée en deux : la France de l’est et du nord (réseaux du « Nord », de l’« Est » et du « PLM » ) avait adopté le « Vignole », la France de l’ouest et du sud-ouest (réseaux de l’ « Ouest »du « PO », du « Midi ») le rail à double champignon symétrique : une France britannique à l’ouest, germanique à l’est. La diffusion du rail à patin fut ralentie par le choix initial d’un poids trop faible, particulièrement sur le « Nord », de 30 kg par mètre. Les partisans des coussinets mettaient alors en avant l’avantage évident d’un remplacement plus facile, sans altération des traverses. Ils affirmaient que la voie était plus stable avec ce procédé, ce que les partisans du rail à patin considéraient comme une pétition de principe qu’aucune’ expérience n’était venue confirmer. La fidélité au coussinet était-elle due, comme Couche le prétend, à une méfiance systématique à l’égard des techniques mises en œuvre en Allemagne, dont les voies auraient été considérées comme « des voies d’un ordre en quelque sorte inférieur,calquées sur celles du Nouveau Monde » ?
L’adoption des éclisses, apparues en Allemagne en 1847 et qui se généralisèrent en France dans les années 1860, améliora considérablement la qualité du roulement : les cahots et les secousses furent fortement réduits et la stabilité des voitures mieux assurée. Mais un débat violent divisa les ingénieurs à propos du profil des rails : « On est loin de s’entendre, écrivait Couche, sur le degré d’acuité que peut atteindre l’angle des deux faces, sans que le rail cesse d’être sûrement éclissable. » Perdonnet avait un point de vue entièrement opposé à celui de Couche sur ce sujet. En 1867, la détermination de cet angle pouvait varier du simple au double. L’imagination des ingénieurs se donna d’ailleurs libre cours : un grand nombre de solutions radicales furent proposées afin de donner à la voie plus de stabilité. Le « Chemin de fer de Strasbourg » expérimenta en 1853 le procédé Barberot qui consistait à serrer le rail entre deux cales de bois insérées dans la traverse par deux entailles et maintenues par deux vis en bois. Couche le condamna sans appel dix ans plus tard. L’inventeur du rail Barlow eut pour ambition d’éviter l’usage des traverses, formé de deux fiches reliées par des entretoises et se posant directement sur la voie. Ce système avait été utilisé en Angleterre sur plus de 1.200 kilomètres. C’est au moment où les compagnies britanniques commençaient à abandonner le système qu’il fut introduit en France. Un essai fut réalisé en 1852 à la gare de La Chapelle : les rails durèrent quinze mois. Les ingénieurs du « Bordeaux-Sète » décidèrent alors de l’adopter. Le conseil affirmait que le système fonctionnait parfaitement en Angleterre, qu’il supprimait « les mouvements de cahotement » et assurait « une meilleure conservation du matériel roulant et une plus grande sécurité ». Ces problèmes venaient en fait d’être résolus par l’adoption des éclisses. »
Et pourtant on persiste…
En France, dans les années 1920, les réseaux de l’ « Ouest », de l’« Etat » (qui ont fusionné en 1909), du « PO » et du « Midi » (fusionnés en 1934) constituent encore le gros du bataillon de la « France du coussinet » comme nous le fait remarquer François Caron, et conservent le coussinet sur leurs grandes lignes. Toutefois le « PLM » suit l’exemple de l’« Est » et du « Nord », et se convertit au rail « Vignole » dit encore « rail à patin » . Le « PLM » restera fidèle aux Etats-Unis en adoptant notamment, par référence à la pratique américaine, son rail lourd de 62 kg/m qui équipera rapidement la ligne impériale Paris-Lyon-Marseille avant 1938.
Petit album de dessins faits lors d’une excursion, lors des années 1828 à 1839, sur les lignes d’Andrézieux à Saint-Etienne, et de Lyon à Saint-Etienne, et republiés par la Revue Générale des Chemins de Fer (RGCF).
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