Sciences / Culture

Quand est née la première locomotive électrique de vitesse en France?

Temps de lecture : 4 min

Indice: le terme précis de l'anniversaire fêté en 2022 ressemble au nom d'un élément essentiel à son fonctionnement, la caténaire.

La locomotive électrique de la Compagnie du Midi E 3109, entre 1923 et 1926. | Wikimedia Commons
La locomotive électrique de la Compagnie du Midi E 3109, entre 1923 et 1926. | Wikimedia Commons

Cet article est publié en partenariat avec Quora, plateforme sur laquelle les internautes peuvent poser des questions et où d'autres, spécialistes du sujet, leur répondent.

La question du jour: «Quelle a été la première locomotive électrique de vitesse française?»

La réponse de Philippe Chateau:

Avant de parler de locomotive électrique de vitesse, il faut faire un bref historique de l'électrification en France. Le réseau pionnier en matière d'électrification fut le réseau de la Compagnie du Midi, la seule grande compagnie à ne pas avoir de gare parisienne. Le réseau occupait le grand Sud-Ouest et en particulier couvrait toute la chaîne des Pyrénées et le sud du Massif central. Un réseau en partie montagneux, donc. Mais aussi un réseau n'ayant pas d'accès direct au charbon et disposant par contre d'un potentiel hydroélectrique important.

Dès le début du XXe siècle, le Midi se lance dans de nombreuses expérimentations de traction électrique et détermine un programme d'électrification très «helvétique» qui reprend l'utilisation de courant alternatif (12 kV monophasé 16 2/3 Hz) en priorité sur les lignes de montagne. Même les prototypes E 3000 ont un petit air très suisse.

Mais surtout, ces prototypes ont une disposition d'essieux qu'on retrouvera dans les machines de vitesse après la Première Guerre mondiale: essieu porteur, groupe d'essieux moteurs, essieu porteur (1C1).

Une vitesse d'abord limitée

L'après-guerre marque aussi une transition importante dans l'électrification en France. Le gouvernement impose la norme de 1,5 kV continu sur toutes les lignes à voie normale, par caténaire ou par troisième rail. Le Midi, toujours en pointe dans ce domaine, revoit tout son programme d'électrification, abandonne les prototypes en monophasé, et met au point deux techniques qui vont marquer la traction électrique française.

1. La caténaire 1,5 kV

Le système à ogive caractéristique pour les alignements et les courbes de grand rayon, et caténaire «tirée» dans les courbes.

Une caténaire 1,5 kV, ici à Villeneuve-Saint-Georges, dans le Val-de-Marne. | JH Mora via Wikimedia Commons

2. La locomotive BB

Pour les lignes de montagne, le Midi n'a pas besoin de vitesse, mais plutôt d'adhérence. Les ingénieurs de la compagnie vont inventer ce qui sera le modèle des locomotives à tout faire jusque dans les années 1970: une locomotive de puissance moyenne à deux bogies de deux essieux moteurs (BB), couplable en unités multiples, ce qui permet de disposer d'une puissance confortable répartie sur huit ou douze essieux.

Ces machines sont limitées à 100 km/h, les moteurs de traction sont «suspendus par le nez», c'est-à-dire qu'ils posent sur l'essieu à une extrémité et engrènent sur une roue dentée solidaire de l'essieu de l'autre. Cette disposition, qui a l'avantage de la simplicité, a le gros inconvénient d'augmenter les masses non suspendues et donc de limiter la vitesse. À partir de 1922, deux types de locomotives sont livrées par les Constructions électriques de France (Tarbes): les E 4000 et les E 4500.

120 kilomètres par heure

Mais revenons aux machines de vitesse. En 1920, le Midi reprend une de ses machines «à grandes roues» et moteurs suspendus pour la faire fonctionner sous 1,5 kV. Cette machine était sortie en prototype 1C1 en 1914.

En raison de la guerre, tous les prototypes sont mis en sommeil. En 1920, à la suite de la décision gouvernementale d'électrification, la 3101 est entièrement remaniée, munie de trois moteurs à courant continu fonctionnant sous 500 V montés en série, et les essieux porteurs sont doublés en raison de la prise de poids; la machine devient une 2C2. Les moteurs sont montés verticalement et la transmission à chaque essieu se fait par un couple d'engrenages conique. La lubrification du tout se fait par une circulation d'huile sous pression, ce qui n'empêche pas les couples d'engrenages de s'user très vite et d'avoir une lubrification problématique sur les paliers supérieurs.

Malgré ces inconvénients, en 1922, le Midi dispose de la première vraie locomotive électrique de vitesse (120 km/h).

La locomotive électrique E 3109. | Wikimedia Commons

Dans le même temps, le PO (Paris-Orléans) commence son électrification et, en 1926, le tronçon Paris-Vierzon est inauguré. Le PO demande aux établissements CEM Fives-Lille l'étude d'une locomotive apte à remorquer des express lourds à 130 km/h. En 1926, les E 501 et E 502 prototypes sont livrées. Ce sont des 2D2 (deux essieux porteurs, quatre essieux moteurs, deux essieux porteurs).

Pour assurer une transmission à grande vitesse sans augmenter la masse non suspendue, les quatre moteurs sont fixés dans la caisse et c'est encore une fois en Suisse qu'on va chercher la solution. Ce sera le système Buchli, développé par la société Brown-Boveri.

«Nez-de-cochon», «femme enceinte»...

Pendant trente ans, les 2D2, portées à 140 km/h grâce au remplacement des paliers à friction par des roulements à rouleaux, seront les reines de la vitesse sur les lignes électrifiées de France. Trois sous-séries de cette machine ont été livrées de 1926 à 1942. La première sous-série avait reçu le surnom de «nez-de-cochon», c'est le type 501/502, les E 501 à E 537 (2D2 5501 à 5537 SNCF). La deuxième sous-série était surnommée «femme enceinte», E 538 à E 545 (puis 2D2 5538 à 5545 SNCF).

Les 2D2 5546 à 5550 ont été livrées à la SNCF en 1942 et étaient surnommées «Waterman».

Le réseau de l'État électrifie Paris-Le Mans en 1937 et commande une série très proche des E 500, les 2D2 501 à 523. L'esthétique de cette série préfigure celle des dernières représentantes de la lignée.

Les dernières 2D2 fabriquées en France sont les 2D2 9100 livrées en 1950-1951 pour l'électrification de l'axe Paris-Lyon-Méditerranée.

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Les années 1950 verront le début du déclin de ces magnifiques machines avec l'apparition de séries plus rapides et plus performantes telles que les CC 7100, BB 9000, BB 9200...

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