Dès les premières décennies du XXe siècle, le réseau ferré des Etats-Unis a pris une avance considérable en matière de traction électrique comme nous le rappelle l’ouvrage magistral et incontournable « Histoire de la traction électrique » écrit par Fernand Nouvion, Yves Machefert-Tassin et Jean Woimant paru en deux tomes aux éditions « La Vie du Rail » en 1980 et 1986.
En 1920, par exemple, les réseaux français du PO et du Midi envoient leurs ingénieurs pour s’informer aux USA avant d’entreprendre leurs grandes électrifications bien connues entre Paris et le sud-ouest de la France ou aux Pyrénées et peut-être ces ingénieurs français auront étudié ces gigantesques locomotives électriques pesant 235 tonnes qui ont marqué l’histoire de la traction électrique américaine qui, dans les années 1920, était très développée et performante. Ces locomotivrd sont tellement grandes et complexes qu’il faut en commencer une partie chez Alco, à Schenectady, dans l’état de New-York, avant de les expédier chez General Electric, à Erie, en Pennsylvanie, pour l’installation de la partie électrique. Les complications commençaient déjà….
Mais faisons d’abord connaissance avec le réseau qui les utilise. La compagnie du « Great Northern Railway » relie les villes de Saint Paul (Minnesota) et de Seattle (Washington). Cette ligne longue de 2736 km, est le chef d’œuvre de James J.Hill qui veut construire le transcontinental le plus au nord possible des USA en longeant la frontière canadienne et en correspondance d’autres lignes plus au sud. En fin de compte la compagnie gère un réseau de plus de 12 500 km de voies ferrées.
La ligne principale atteint Seattle dès 1893, puis dessert le parc national de Glacier, ce qui sera une bonne affaire avec la création de nombreux trains touristiques. En 1931, la compagnie ouvre une ligne dite « Inside Gateway » qui atteint la Californie, ceci en concurrence ouverte avec le très puissant « Southern Pacific ». Elle se raccorde au réseau du « Western Pacific » déjà connecté avec le très grand réseau du « Southern Pacific », et on obtient, à l’américaine, un vaste regroupement de trois réseaux qui est une réponse à la domination concurrente du « Southern Pacific » (qui relie également le nord-ouest au sud-ouest du pays). Enfin, en 1970, le « Great Northern», le « Northern Pacific », le « Chicago-Burlington and Quincy », le « Spokane-Portland and Seatle » fusionnent pour former le « Burlington-Northern RR ».
Le « monocontinu » : solution née du pragmatisme.
La locomotive « Y-1» est une belle application de la technique dite du « monophasé-continu » ou plus familièrement « monocontinu » chez les ingénieurs des chemins de fer. Si le courant continu et le moteur continu sont, incontestablement, le meilleur système pour la traction électrique, notamment pour la traction de trains très lourds, par contre ce courant continu se transporte très mal à grande distance et les pertes en ligne sont importantes. C’est ainsi qu’une tension de 1500 volts peut tomber en dessous de 1000 volts, et même moins, si l’on capte le courant de la caténaire en un point en ligne éloigné de la sous-station.
Le courant alternatif monophasé se transporte très bien, à très longue distance, et n’exige qu’une caténaire légère et des installations fixes très simples, mais les moteurs utilisant ce type de courant ont des caractéristiques les rendent peu adaptés à la traction ferroviaire, sauf s’il l’on utilise des tours de mains techniques comme les courants à fréquence spéciale plus basse que le courant industriel qui, en quelque sorte, se rapprochent du courant continu, et si, aussi, on évite le décollage prolongé de trains trop lourds.
Conjuguer les avantages des deux types de courant reviendrait à avoir du monophasé dans la caténaire mais du continu aux bornes des moteurs, et le « Great Northern », a tente la chose et utilise un courant monophasé 11000v 25 Hz produit par une centrale ayant, auparavant, alimenté la ligne de la Cascade, électrifiée en triphasé jusque là. Les locomotives, d’énormes 1D1+1D1 pour les marchandises, ou les 1CC1 type « Y-1 » pour les voyageurs, utiliseront donc toujours ce courant, mais, au lieu d’alimenter les moteurs, ce courant fera tourner un groupe convertisseur à moteur synchrone, installé à bord, et produisant le courant continu 1500 v continu nécessaire pour les moteurs.
Véritable sous-station roulante, le groupe convertisseur est très lourd avec ses deux génératrices encadrant le moteur syncrhone – d’où le poids respectable de 325 tonnes pour la locomotive. La puissance, disent les ingénieurs, est installée trois fois : une fois à la centrale et deux fois sur la locomotive… Mais l’essentiel est que cela marche, et, concrètement, cela marche même très bien.
Le triphasé à la roulette.
Le « Great Northern » utilise une curieuse pratique pour capter le courant triphasé : des perches à roulettes dignes des trolleybus de la plus modeste ville européenne ! Il faut dire que le triphasé, avec ses trois phases, exige deux fils au-dessus les voies, donc une caténaire double, la troisième phase étant assurée par les rails de roulement. Le chemin de fer italien utilise, à l’époque, un système avec deux pantographes étroits, placés côte à côte sur la locomotive, chacun captant sa phase sur son fil aérien. Il y a donc bien une très lourde et complexe caténaire double. Préférant limiter la caténaire aérienne double à sa plus simple expression, pour d’évidentes raisons financières, le « Great Northern » tend, au-dessus des voies, deux fils simples. Les locomotives sont munies de deux perches à roulettes. Inutile de dire que le système « déraille », comme le fait celui des trolleybus, où les perches « choisissent la liberté » et bondissent vers le ciel sous la poussée des ressorts d’appui. Si, pour les trolleybus, cela se traduisait parfois par des vitres cassées sur les façades des maisons au niveau du premier étage, pour le « Great Northern », ce sont plutôt des feux d’artifice, vu les tensions et les intensités mises en jeu… Ce système limite la vitesse des trains à un prudent 24 km/h.
La conception des « Y-1 ».
Ces machines comportent un châssis reposant sur deux trucks moteurs comprenant chacun un essieu porteur et trois essieux moteurs. Selon une mode très répandue alors aux Etats-Unis, les extrémités des trucks dépassent du châssis et forment une plateforme d’accès: l’entrée de la cabine se fait donc par l’avant depuis cette plateforme – ce qui donne une cabine très glaciale pendant les rudes hivers américains, car l’étanchéité totale de la porte, souvent fermée à grands coups de pied par les équipes de conduite, reste un rêve…
La caisse est unique, et elle repose directement sur le châssis. L’épaisseur de la tôle utilisée pour la caisse est de 2,38 mm, et le plancher est composé d’une tôle de 6,35 mm d’épaisseur! C’est construit pour durer….Le châssis est formé de poutres et d’entretoises de type marine, et dans les poutres circule l’air de refroidissement pour les moteurs. Beaucoup de pièces sont toutefois moulées en un seul bloc, à l’américaine, comme les flancs des trucks moteurs, les traverses de tamponnement, divers organes de traction, etc.
Il y a une cabine de conduite à chaque extrémité, insonorisées avec du liège – tant pour des raisons de température que d’isolation phonique, les 325 tonnes du « monstre » en déplacement engendrant un « bruit de fin du monde », d’après les équipes de conduite …
Les performances.
Mise en service en 1927, la petite série des Y-1, numérotée 5010 à 5017, est une réussite. De très lourds trains de voyageurs sont remorqués sur les sévères rampes enneigées sans aucune difficulté à plus de 80 km/h. Quand elles sont en tête de trains de marchandises, les Y-1 hissent des charges de 2500 t en double traction, et même de 5000 t en triple traction. On ajoutait même une machine supplémentaire au milieu du train pour soulager les attelages qui, devant de telles contraintes mécaniques, risquaient de se disloquer – la fonte ayant, quand même, quelques limites à respecter en matière de résistance des métaux !.
Ces locomotives furent munies de gigantesques barres de connexion électrique, placées couchées à l’horizontale au dessus de l’avant des cabines, dépassant au-dessus de l’avant de la locomotive ce qui ne faisait qu’augmenter l’aspect surréaliste et impressionnant de ces monstres. Ces barres se raccordaient automatiquement entre elles quand deux locomotives étaient attelées, et faisaient circuler le courant d’une locomotive à l’autre, cette solution facilitait la mise en tête des locomotives et économisait les pantographes, le courant n’étant alors capté que par une seule des deux ou trois locomotives.
Caractéristiques techniques.
Type : 1CC1
Date de construction : 1927
Courant utilisé : monophasé 11000 v 25 Hz
Courant aux moteurs : 1500 v continu
Nombre de moteurs : 6
Puissance : 2450 kW
Diamètre des roues motrices: 1397 mm
Rapport de réduction des engrenages : 21/82
Masse : 235 t
Hauteur : 4,572 m
Longueur : 22,25 m
Vitesse : 80 km/h
Petit album du « Great Northern ».
