Par GB, PD, PM le 28-Septembre-2023.
Préambule.
Ce dossier a été réalisé grâce aux documents collectés et sauvegardés par monsieur Pierre DOHOLLAU. Ces documents ont été mis à notre disposition par sa petite fille, madame Anne Le Merdy.
Monsieur Pierre DOHOLLAU, diplômé de l’Institut Polytechnique de l’Ouest à Nantes, devenue par la suite ‘’Ecole Nationale Supérieure de Mécanique’’, entre en 1923 en tant qu’ingénieur au chantier de montage des locomotives électrique Oerlikon aux usines Batignolles Châtillon de Nantes-St-Joseph.
En 1928 il est nommé chef des essais de l’usine Oerlikon d’Ornans dans le Doubs. Mr DOHOLLAU a été chargé de l’élaboration des instructions de montage, du contrôle, des essais statiques et en ligne des 262 AE du PLM.
L’origine de l’électrification de la Maurienne.
A la fin de la première guerre mondiale, pour répondre aux problèmes d’approvisionnement en combustible, les pouvoirs publics donnent leur accord aux compagnies ferroviaires pour le développement d’un programme d’électrification. Une mission d’ingénieurs français comportant des cadres des différents réseaux est envoyée en 1919 aux Etats Unis. Deux cadres de la compagnie du PLM font partie du voyage d’étude.
Le but de cette mission : Etudier les différentes solutions adoptées par ce pays en matière de traction électrique.
De son côté, le conseil d’administration de la compagnie du PLM étudie différentes pistes sur les possibles électrifications de lignes ou de sections de lignes.
Les études portent sur :
-Les lignes de banlieue à fort trafic autour des grandes agglomérations.
-La ligne de la côte d’azur Marseille Menton, de manière à augmenter le développement des trains sur cet axe très prisé et offrant un potentiel important de dessertes voyageurs.
De retour des USA, les ingénieurs des réseaux rédigent un rapport comparant les différentes technologies déjà en service :
-Le monophasé Suisse.
-Le triphasé Italien.
-Le continu Américain.
La préférence est donnée au courant continu 1500 V.
Pour répondre au problème du captage de courant, le PLM se tourne vers l’OCEM et lui demande de procéder à une étude pour déterminer le meilleur moyen pour capter l’énergie entre le fil aérien (caténaire) ou le troisième rail.
En 1921 le PLM décide de procéder à des essais sur une ligne expérimentale. Son choix se porte sur la ligne de la Maurienne section Culoz Modane longue de 135km.
Avantage de cette section de ligne :
-Source d’énergie proche pour une production hydroélectrique du fait de sa situation dans une zone de montagne.
-La longueur de 135 km permet d’obtenir des renseignements sur l’endurance et la fiabilité du matériel.
-Trafic diversifié : Circulation de train internationaux, d’express et de trains de marchandises.
-Profil varié : sections de plaine, longues déclivités, fortes pentes.
-Ligne appropriée au freinage électrique.
En 1921, la compagnie du PLM passe une convention avec la Compagnie des Forges et Aciéries Paul Girod pour la fourniture de l’énergie nécessaire depuis sept usines hydroélectriques.
Le PLM construit huit stations réparties le long de la section de ligne. Elles sont alimentées depuis la sous station de St Pierre d’Albigny par une ligne triphasée de 40/45 KV.
L’alimentation retenue pour les engins moteurs est assurée par troisième rail en pleine ligne et par la caténaire dans les gares sauf en gare de Modane du fait de la présence de la caténaire triphasée Italienne.
Les engins moteurs expérimentaux
Le PLM commande en mai et juin 1922, quatre machines prototypes pour express à l’industrie privée. Elles sont étudiées par les entreprises en concert avec les bureaux d’études du PLM.
Deux configurations de caisse sont testées :
-Caisse unique reposant sur deux trucks articulés du type 2-B+B-2. Commandes passées :
- -A La Société Alsacienne de Construction Mécanique. Immatriculée 242 AE 1.
- -Au groupement Batignolles-Oerlikon constitué : de la Compagnie de Construction de Locomotives Batignolles-Chatillon et de la Société Oerlikon Paris. Immatriculée 242 BE 1.
-Deux unités identiques à caisse indépendantes, ou demi-locomotives, accouplées par un attelage à rotule sphérique. Commandes passées :
- -A la Société d’Etudes pour l’Electrification des Chemins de Fer Français regroupant la compagnie Thomson Houston, MM Schneider et Cie, et la Compagnie des Forges et Ateliers de constructions électriques de Jeumont
Trois essieux moteurs et un porteur par demi locomotive. Type 1-C+C-1. La configuration du châssis du fait de sa conception est du type 1-A+B+B+A-1. Immatriculée 161 AE 1.
- -A la Compagnie Fives-Lille Type 2-B-1+1-B-2. Immatriculée 242 CE 1.
Les moteurs actionnent les roues motrices par l’intermédiaire de bielles et de balanciers.
Cahier des charges des locomotives pour express.
Capacités de traction en simple traction entre Culoz et St Jean de Maurienne :
-Express, 500 t à 75 km/h sur des rampes moyennes de 5mm/m.
-Omnibus 450 t.
-50 km//h en rampes de 15mm/m.
Remorquer la même charge entre St Jean et Modane en double traction.
La vitesse maximum des locomotives est fixée à 110 km/h.
Les locomotives doivent être capables de retenir à la descente en freinage électrique par récupération entre Modane et St Jean de Maurienne : -300 tonnes à la vitesse 35 à 40 km/h.
Les essais ont lieu en 1925 et 1926 sur la section Chambéry-St Pierre d’Albigny électrifiée entre 1923 et 1925.
Les essais sont satisfaisants et dépassent les attentes sur certains points.
Dans le cadre de l’étude de l’électrification de la côte d’Azur, le PLM commande, en octobre 1927, au groupement Batignolles Oerlikon quatre locomotives de conception identique au prototype 242 BE mais en configuration 2-C+C-2. Elles sont immatriculées 262 AE 1 à 4.
Les 262 AE 1 à 4.
La partie mécanique est étudiée par la Société de Construction des Batignolles (SCB). Elle est construite par la Compagnie de Construction de Locomotives Batignolles-Chatillon (LBC) dans l’usine de Nantes-St Joseph.
La partie électrique est étudiée par les Ateliers de Construction Oerlikon (AOP) près de Zurich. Elle est construite dans les ateliers de Ornans (Doubs) de la Société Oerlikon Paris (SOP). Elle est mise en place par le chantier de montage de la SOP installé dans les ateliers de LBC à Nantes-St Joseph. Le montage d’une machine nécessite quarante opérations successives.
La caisse.
La caisse unique est construite selon le principe de la poutre tubulaire. Elle repose sur deux trucks moteurs et deux bogies. Le terme ‘’truck’’ est employé dans les documents constructeur et PLM, nous le conservons dans ce dossier pour définir les bogies moteurs.
Elle est constituée de deux poutres principales en tôles de 10mm d’épaisseur, de 17700mm de longueur. Les deux poutres sont écartées de 1820mm. Elles comportent des ouvertures pour donner accès aux moteurs et à l’appareillage placés au centre.
De chaque côté un couloir latéral de 400 mm de largeur permet l’accès à l’appareillage.
Les ouvertures dans les poutres sont renforcées sur leur pourtour par une cornière de 80x80x8mm. Les deux poutres sont entretoisées en parties basses et hautes.
Les entretoises de la partie basse supportent deux longerons de 20580mm de longueur sur lesquels reposent la caisse, les couloirs et les cabines. Longerons en tôle de 5mm d’épaisseur et de 280mm de haut. Ils sont renforcés par une cornière de 50x50x6mm.
Le plancher des couloirs latéraux est en tôle de 7mm. Le plancher entre les moteurs et les deux poutres principales est en tôle de 5mm.
Un premier lanterneau situé au-dessus des poutres principales reçoit les résistances du rhéostat.
Il est surmonté d’un second lanterneau plus étroit assurant la ventilation des résistances.
Les tôles latérales de la caisse et de l’ensemble de la toiture/lanterneaux sont amovibles pour faciliter les opérations d’entretien et les interventions lors du passage à l’atelier. Le poids de la caisse complète est de 49,100 tonnes.
Trucks moteurs.
Le châssis des trucks moteurs est en tôle de 28mm d’épaisseur il est placé à l’extérieur des roues motrices. Des entretoises en acier moulé et des caissons en tôles relient les deux flancs des trucks. L’écartement intérieur est de 1920mm. Les trucks moteurs sont reliés entre eux par un attelage rigide à rotule
Les essieux moteurs sont à fusées extérieures. Diamètre des roues motrices 1600 mm, empattement de chaque truck moteur 4600mm.
Les trucks comportent une plateforme à l’avant, elle joue un double rôle :
-Elle permet d’accéder à la cabine de conduite par la porte frontale.
-Protéger la cabine de conduite en cas de choc frontal.
Moteur de traction.
Chaque essieu moteur est entrainé par deux moteurs jumelés. La carcasse commune est fixée sur les entretoises du châssis des trucks.
La transmission est assurée par système Oerlikon à arbre creux et biellettes élastiques (identique à celle de la 242 BE1) fixés sur tourillons.
Liaison Caisse-Trucks.
La charge est répartie sur les trucks par deux pivots et 8 appuis latéraux :
-Pivots sphériques convexes avec crapaudine concave. Entraxe des pivots 15280mm.
– Appuis latéraux répartis en deux groupes :
Un groupe placé au droit des pivots pour lutter contre les mouvements le roulis de la caisse.
Un second groupe placé en arrière des pivots à 2490mm entre le premier et le second essieu moteur. Ils assurent la répartition du poids de la caisse sur les essieux moteurs.
Suspension.
La suspension des châssis de trucks est du type à trois points. Les ressorts à lames sont placés au-dessus des boites d’essieux Isothermos à palettes puiseuses. Les ressorts sont conjugués entre eux par des balanciers.
Bogie porteur.
Les bogies porteurs sont du type PLM. Ils sont identiques à ceux équipant les locomotives à vapeur étudiées depuis 1893. Suspension par un ressort à lames de chaque côté et balancier de charge sur les boites. Diamètre des roues 1010mm.
La liaison bogie-truck est assurée par un pivot hémisphérique et une crapaudine concave.
L’entraxe entre les essieux est porté à 2100mm de manière à pouvoir placer l’équipement de prise de courant par troisième rail entre les essieux.
Moteur de traction, appareillage.
Les moteurs de traction sont à six pôles, la tension de fonctionnement est de 500 V. tension de trois induits en série pour le couplage Parallèle. L’isolement des moteurs est de 1500 V.
Le circuit de traction comporte quatre couplages des induits et deux crans de shuntage : 12-6-4-3 induits en série correspondant aux couplages S-SP-PS-P (S : Série- P : Parallèle).
-A gauche, le manipulateur de traction.
-A droite en haut, le sélecteur Pantographe-Frotteur.
-A droite en bas, inverseur et cran de shuntage.
L’appareillage électropneumatique est à contacteur individuel.
La machine ne comporte pas de disjoncteur. Des contacteurs principaux, branchés sur le circuit principal de prises de courant, alimentent directement les moteurs et les appareils. Ils sont dimensionnés pour couper 4500A sous 1500V. Des relais protègent les circuits contre les surintensités et les surtensions en commandant l’ouverture des contacteurs.
En cas d’avarie d’un moteur de traction le groupe correspondant peut-être isolé. Idem en cas d’avarie sur un circuit de traction d’un truck moteur celui-ci est isolé, la machine fonctionne alors à demi-puissance.
Le circuit de puissance et de traction sera modifié dans les années 50 par ajout d’un disjoncteur.
Auxiliaires.
Le circuit auxiliaire est relié au circuit principal par un contacteur électromagnétique et un fusible type Oerlikon.
Les locomotives comportent deux compresseurs Jourdain Monneret à deux cylindres alimentant six réservoirs principaux totalisant 1000 litres de capacité. Ils sont entrainés chacun par un moteur bipolaire de 11,5 Chevaux à 1700 tr/mm.
Chaque truck comporte un ventilateur. Il assure la ventilation des moteurs de traction par l’intermédiaire de gaines et la ventilation de la caisse. Ils sont entrainés par un moteur bipolaire 16 Chevaux à 1450 tr /mm.
Le courant basse tension est fourni par quarante-cinq éléments de batterie de la Société des Accumulateurs Fixes et de de Traction (SAFT).
Elles sont branchées en série entre les moteurs des compresseurs et des ventilateurs et la masse.
Prises de courant.
Les machines comportent deux dispositifs de prise de courant :
-Huit frotteurs montés par paire de chaque côté des bogies porteurs. Ils sont montés sur une poutre en bois imprégné. La pression sur le rail est obtenue par des ressorts. Le mécanicien a la possibilité, en cas de mauvais captage, d’augmenter si besoin la pression de contact sur le rail conducteur en envoyant de l’air comprimé dans deux cylindres agissant sur les frotteurs.
-Un pantographe monté au-dessus de chaque cabine permet de capter le courant à la caténaire. Ils sont du type Faiveley sans corne. Le lever du pantographe est assuré par air comprimé. L’abaissement est obtenu par échappement d’air et ressort. Le débattement du pantographe est de 4,60m à 6500 par rapport au niveau du rail. Un signal sonore de sécurité se déclenche quand le pantographe se lève à plus de 6,5m pour palier la levée sur voie non électrifiée ou en fin zone de caténaire.
-0: aucun circuit sous tension.
-P: Alimentation par Pantographe.
-FP: Alimentation par Pantographe et Frotteur, passage des zones de transition.
-F: Alimentation par Frotteur.
La pression sur la caténaire est de 10 kg, elle est assurée par ressorts.
Une cabine dispose d’une pompe à main pour lever en secours des pantographes en cas d’absence d’air dans le réservoir.
La commande Pantographe-Frotteur est du type à commande électropneumatique par arbres à cames. Elle permet le captage par pantographe et par frotteurs dans les zones de transition pour éviter les coupures de traction.
Mise en service et essais.
La première locomotive sort des ateliers de Nantes-St Joseph le 24 avril 1929.
La mise au point de la commande électropneumatique des contacteurs individuels se révèle délicate. Des essais à poste fixe dans l’usine permettront de résoudre ce problème la veille du départ de la machine pour Chambéry. Après cette mise au point , ils ne poseront plus aucun problème en service. Elle est livrée en mai au dépôt PLM de Chambéry. Une campagne d’essais sur la section Chambéry-St Pierre d’Albigny-St Jean de Maurienne donne entière satisfaction (mise sous tension St Pierre d’Albigny-St Jean de Maurienne début 1929).
Les trois machines suivantes sont livrèes:
-262 AE 2 le 20 juin 1929.
-262 AE 3 le 13 août 1929.
-262 AE 4 le 14 décembre 1929.
Essais en dehors du réseau du PLM.
La direction des chemins de fer du MIDI s’intéresse à ces locomotives et demande au PLM de bien vouloir en mettre une à sa disposition pour effectuer des essais sur la ligne Bordeaux Bayonne longue de 197 km. Le 24 février 1930, la 262 AE1 effectue une marche HLP sur le parcours Bordeaux-Morcenx et atteint la vitesse de 120km/h. S’en suit une campagne d’essais avec des trains de 200 à 600 tonnes à des vitesses de 90 à 115 km/h.
Les chemins de fer du MIDI devant la fiabilité de la machine n’hésitent pas à l’utiliser sur les trains de prestiges du réseau entre Bordeaux et Bayonne.
Aller sur le train N°41 Sud -Express, Bordeaux 17h37, Bayonne 19h41 et retour sur le train N°48 Pyrénées-Côte d’Argent Bayonne 22h34, Bordeaux 01h12.
La campagne d’essais se finit par une marche spéciale avec un train de 800 tonnes.
Caractéristiques des 262 AE 1 à 4.
Longueur HT : 23,800m.
Empattement d’un truck : 8,700m.
Empattement totale de la locomotive : 20,800m.
Ecartement des pivots de caisse :15,280m.
Largeur de la caisse : 2,916m.
Poids d’un truck : 54,950 t.
Masse totale de la locomotive : 159 t.
Charge par essieu : 17,900 t.
Masse adhérente : 107,400 t.
Puissance de la machine à la jante en régime continu sous 1500V : 4170 Chevaux.
Puissance unihoraire : 5340 Chevaux.
Vitesse maximale : 130km/h.
Lors de la nouvelle immatriculation à la SNCF, les 262 AE 1 à 4 deviennent des 2CC2 3401 à 3404.
Au milieu des années 50, lors du passage en grande révision, un disjoncteur est installé et le câblage de l’ensemble des circuits est revu. La transmission par biellettes élastiques est remplacée par une transmission à anneau dansant type Alsthom. Le début de la décennie 70 voit la radiation des machines. La dernière machine retirée du service est la 2CC2 3402 le 26 avril 1974.
La 2CC2 3402 est conservée sous la rotonde du dépôt de Chambéry par une association.
Evolution et projet.
Monsieur Dohollau, chargé du montage, du contrôle et des essais statiques et en ligne des 262 AE relève quelques points d’améliorations :
-Difficultés de câblage et de montage des équipements dans la caisse.
-Difficultés de montage et d’entretien des appareils auxiliaires (moteurs de compresseurs et de ventilateurs) du fait de leurs emplacement dans la caisse.
-Faible puissance de ces moteurs entraine des avaries ou une utilisation trop intensive de ces derniers.
-Le temps de démontage des panneaux extérieurs pour interventions ou remplacement d’appareillages n’est pas compatible avec le temps disponible pour une bonne exploitation des engins moteurs.
Ces constations donnèrent lieu à l’élaboration d’un plan daté du 01 novembre 1929 pour l’étude d’une machine comportant les mêmes éléments que les 262AE en vue de l’électrification de la Côte d’Azur. La machine conserve les deux trucks moteurs et la partie centrale de la caisse.
Le câblage des éléments de l’appareillage est effectué par blocs indépendants et mis en place après achèvement dans la caisse.
Les couloirs de visite sont disposés pour permettre l’accès aux deux faces des blocs de contacteurs électropneumatiques.
La caisse comporte deux avant corps permettant l’accès direct aux groupes auxiliaires.
Des passerelles extérieures permettent d’accéder au compartiment central depuis les cabines de conduite.
Les cabines de conduites ont une forme aérodynamique. Ce projet restera à l’état de plans papier et l’électrification de la section Marseille-Menton sera effective le 06 février 1969 et réalisée en 25KV /50 Hz. Monsieur Dohollau réalisera une maquette au 1/30ème de ce projet de future machine.