Par GB,FP,JPT,2B le 19-04-2021.
Préambule.
Après l’électrification en 25000 V/50 Hz (Hertz) de la section de ligne Aix-Les-Bains/La Roche-sur-Foron et la mise en service de nombreux prototypes, il fût décidé, suite à la constitution de la Communauté Européenne du Charbon et de l’Acier (CECA) en avril 1951 et du Congrès d’Annecy en octobre de la même année, d’électrifier l’artère Thionville-Valenciennes en 25000 V/50 Hz. En dehors du symbole européen de cette artère transversale Nord-Est, reliant Calais-Dunkerque à Strasbourg, la Suisse, Le Luxembourg et l’Allemagne, le choix de cette ligne sur cet axe d’échange entre les bassins houillers du Nord et le bassin sidérurgique de l’Est était justifié pour plusieurs raisons:
– Forte consommation de combustible pour la traction vapeur, 810 tonnes par kilomètre par an pour la traction des trains lourds avec un record de 1050 t par km/an pour la section Charleville-Mézières/Longuyon.
– Circulation de nombreux trains complets de minerai de fer, de houille, de coke, de chaux, de demi-produits métallurgiques et d’un important trafic de trains du régime RO.
– De nombreuses sections comportant des rampes de 10‰.
– Nombreuses courbes avec rayon limitant les vitesses maximales dans la fourchette 90/110 km/h.
– Charge à l’essieu de 20 t max.
Deux types de machines seront retenus :
– Des machines pouvant tracter des trains de 1350 t en rampes de 11,5‰ ou des trains de 1800 t en rampe de 10‰ ou des trains de 2400 t en rampe de 6‰ avec une vitesse maximum de 60 km/h.
Le choix de cette vitesse limite à 60 km/h était justifiée pour éviter l’échauffement des boites d’essieux des wagons lourdement chargés.
– Des machines pouvant tracter des trains de voyageurs ou de messageries avec une vitesse limite de de 120 km/h.
Le gouvernement approuva le projet le 25 mars 1952.
La SNCF lança un concours auprès des constructeurs pour deux types d’engins moteurs:
– Des locomotives spécialisées dans la traction de trains de marchandises lourds.
– Des locomotives pouvant assurer un service mixte Voyageurs/Marchandises.
Les bureaux d’études des constructeurs proposèrent chacun des solutions différentes aussi bien pour les parties mécaniques et électriques. Seuls les pantographes seront communs, car imposés par le type d’électrification. La SNCF voulant faire des économies et des gains de production avec cette électrification, elle estima indispensable de réaliser une unification des engins moteurs. Une étude commune fût réalisée entre les bureaux d’études SNCF et ceux des 4 constructeurs en vue d’unifier de nombreux organes.
Unifications retenues:
– Machines mono cabine. Machines symétriques à cabine centrale unique encadrée de deux grands capots de formes allongées permettant une grande visibilité dans les deux directions avec capots plongeants vers l’avant.
– Simplification de nombreux organes et rassemblements des commandes et des instruments de contrôles autour du conducteur.
– Adoption d’organes mécaniques communs pour les BB. Les études retiendront la conception d’un bogie proche de celui des BB 9003/9004, mais simplifié.
– Les BB comporteront des éléments communs avec les CC. Lignes de toiture, Disjoncteur, groupes auxiliaires.
Réalisées d’entente entre les constructeurs sous l’égide de la DETE (Division des Etudes de Traction Electrique). Il en résultera quatre types de machines:
– Des CC à groupe tournant monophasé continu de chez Alsthom: CC 14100.
– Des CC à groupe tournant monophasé Triphasé de chez Oerlikon: CC 14000.
– Des BB à redresseurs Ignitrons de MTE SW: BB 12000.
– Des BB à moteurs monophasé à collecteur ou moteurs directs de MTE Jeumont: BB 13000.
La partie mécanique étant commune aux BB 12000 et 13000, cette étude ne sera pas reprise dans le dossier BB 13000.
BOGIE
Il dérive directement de celui des BB 9003/9004. Ce type de bogie a été retenu pour sa stabilité, sa bonne adhérence, sa robustesse et il peut recevoir différents types de moteurs. Le châssis de bogie est constitué d’un corps en acier moulé et d’éléments en tôles pliées et soudées.
Ils sont composés:
– D’un châssis de bogie constitué d’une carcasse en acier moulé avec deux longerons reliés par deux traverses intermédiaires en partie centrale et prolongés par des longerons mécano-soudés.
– De deux entretoises extrêmes en tubes acier servant de support aux équipements de freins (support porte sabots).
– Les cylindres de frein sont fixés sur le châssis de bogie ainsi que le régleur SAB.
– D’un bâti-carter d’engrenages qui est en tôles soudées, il sert:
- De support moteur.
- De carter support aux engrenages.
Sur les BB 13000, à moteurs directs, le carter est contrefiché par deux jambes de force moulées.
Chaque bogie comporte un réservoir d’huile pour le graissage des rails dans les courbes. La lubrification est effectuée derrière le premier essieu dans chaque sens de marche.
Liaison rails-châssis de bogie.
Elle est assurée par:
– Les essieux à fusées extérieures, roues à voile moulé et bandage en acier fixé par agrafes rectangulaires, diamètre 1250 mm au roulement. Les roues à bandage seront remplacées par des roues monobloc à partir de 1975.
– Les boites d’essieux du type à palette puiseuse, puis à coussinet. Boites du type Diathermix interchangeables avec des boites Athermos. A partir de 1976, 81 locomotives BB 12000 recevront des boites à rouleaux.
– Les balanciers longitudinaux reposant sur les boites d’essieux par emboîtage circulaire.
– Les bielles d’entraînement longitudinal à silentblocs. Elles relient chaque balancier au châssis de bogie par l’intermédiaire de bielles de guidage fixées sur le longeron du châssis de bogie.
Liaison châssis de bogie-caisse.
Elle est constituée:
– D’une traverse de charge reposant sur des appuis latéraux à guides glissants, fixés sur le châssis de bogie par l’intermédiaire de patins de charge.
– D’un pivot central assurant la liaison latérale entre le bogie et la traverse de charge.
– De bielles pendulaires. La caisse est suspendue aux traverses de charge par des bielles pendulaires. Elles assurent le positionnement central et le rappel de la caisse dans l’axe.
– Des ressorts à lames reliés à la caisse par des tiges de fixation placées aux extrémités.
– Des guides oscillants reliant le châssis de caisse aux articulations des bielles pendulaires/ressorts à lames.
– Des bielles longitudinales à silentblocs reliant la traverse de charge à la caisse.
Suspensions:
– Suspension Primaire:
- Huit ressorts hélicoïdaux placés entre les balanciers et le châssis de bogie (4 par face).
- Quatre amortisseurs à friction placés dans les ressorts extrêmes freinent les oscillations du châssis de bogie par rapport aux balanciers.
– Suspension Secondaire :
La caisse repose sur le bogie par l’intermédiaire de la traverse de charge et ses patins, des bielles pendulaires des ressorts à lames et des guides oscillants.
Transmission de l’effort de traction.
Les moteurs sont entièrement suspendus et fixés côte à côte au châssis de bogie.
BB 13000 fixés coté pignon par le flasque.
BB 12000 fixation en trois points.
Chaque moteur de traction entraine l’essieu par l’intermédiaire d’un train d’engrenages.
– Transmission moteurs de traction/roues:
- Train d’engrenages réducteur (pignon moteur, roue dentée intermédiaire et roue dentée élastique d’entraînement). Les engrenages sont en acier allié à haute résistance, l’ensemble est lubrifié par barbotage dans l’huile.
BB 12001 à 12005 Rapport d’engrenage 19/73, Vitesse Limite 140 km/h, mais limitée à 120.
BB 12006 à 12148 rapport d’engrenage 17/73, Vitesse Limite 120km/h.
- Transmission à cardan (anneau menant, arbre creux, anneau mené, liaison par manetons à silentblocs).
– Transmission roues/châssis de bogie :
- Par les balanciers de boites d’essieux.
- Par les bielles d’entrainement longitudinal (liaison balancier-châssis de bogie).
– Transmissions châssis de bogie-caisse:
- L’effort de traction est transmis à la caisse par deux barres de traction basse disposées symétriquement.
- Des butées fixées sous la caisse de chaque côté du bogie permettent l’entraînement en cas de rupture d’une barre de traction.
Caisse
La cabine de conduite est encadrée par deux capots (avant et arrière).
Le capot avant comporte la batterie, un réservoir principal, les ventilateurs des moteurs de traction 1 et 2 et différents équipements suivant le type de machines.
Le capot arrière comporte le compresseur, un réservoir principal, les ventilateurs des moteurs de traction 3 et 4 et différents équipements suivant les machines.
Les transformateurs sont placés au milieu de la machine, sous la cabine.
Le châssis porte les organes de traction et de tamponnement.
Les capots sont levants pour accéder aux différents appareillages. Les cabines et capots sont construits avec des tôles pliées ou embouties et soudées électriquement. Les traverses de tête et les montants de cabine sont constitués de caissons fermés assurant une grande rigidité pour un poids minimum. Le châssis de caisse est constitué de deux longerons en tôles épaisses fortement entretoisées et des deux traverses de tête. La cabine soudée sur le châssis de caisse supporte deux éperons supports de pantographes. Deux types d’éperons:
En plaque de tôles sur la BB 12001 et BB 13001.
En tubes à partir de la BB 12002 et BB 13002, sauf pour la BB 12003 en tôles ajourées.
La disposition des baies frontales permet une très bonne visibilité dans les deux sens marche et aussi bien en circulation à gauche que pour une circulation à droite sur les lignes ex Alsace-Lorraine.
Elles sont équipées de glace sécurité feuilletée en partie frontale et de glace sécurité trempée en partie latérale.
Coulissante horizontalement en partie latérale. Les portes des cabines sont en matériaux composite pour un gain de masse.
Les capots sont tous démontables, Ils comprennent 3 sections dont les parties latérales peuvent se soulever indépendamment pour accéder aux différents compartiments moteurs et organes depuis les plateformes latérales recouvertes de tôles striées antidérapantes.
Les capots des BB 12134 à 12148 sont équipés de ‘’miofiltre’’ d’origine et de persiennes supplémentaires sur les petits capots.
BB 12001 à 12148.
Les BB 12000 seront construites à 148 exemplaires. Les commandes s’effectueront au fur et à mesure des projets d’électrification des artères Nord et Est, soit un total de 10 commandes. Les mises en services s’échelonneront de 1954 à 1961.
BB 12001 à 12034 Constructeurs Usines du Creusot SFAC-SW.
BB 12035 à 12064 constructeurs Alsthom-SW.
BB 12065 à 12148 constructeurs SFAC-SW-JEUMONT.
SFAC: Société des Forges et Ateliers du Creusot. SW : LE MATERIEL ELECTRIQUE.
Partie électrique.
La partie électrique a été construite par la Société de Matériel Electrique SW.
Le circuit électrique comprend:
– Deux pantographes à une tête à un archet muni de deux bandes d’usure. Ils sont reliés par une ligne de toiture comportant deux sectionneurs pour isolement en cas de besoin.
– Un disjoncteur à air comprimé, placé en toiture au-dessus de la cabine de conduite. La commande du disjoncteur est électropneumatique.
– Un transformateur refroidi par circuit d’huile, il comprend logé dans la même cuve:
- Un auto-transformateur de réglage à rapport variable (20 crans).
- Un transformateur de traction à rapport fixe alimenté sous tension variable par l’auto-transformateur.
L’auto-transformateur de réglage ou graduateur est fixé verticalement de façon étanche sur la cuve du transformateur. Elle lui sert de support, il permet d’obtenir 20 crans. Le bâti du graduateur est un cadre nervuré en alliage léger fermé d’un côté par une tôle boulonnée et de l’autre par une cloison isolante comportant un sélecteur à gradins nom donné à l’ensemble des plots rouleaux de contact et rail collecteurs. Il forme une cuve étanche où les organes baignent dans l’huile. Le mécanisme de commande est placé en partie supérieure du graduateur, il reçoit les mouvements de rotation du volant de commande à main logée dans le pupitre de cabine de conduite. Un indicateur de position renseigne le conducteur sur la position du graduateur.
Poids du transformateur et du graduateur avec huile de refroidissement: 12300 Kg
Moteurs.
Les quatre moteurs SW435 à courant continu sont à excitation série, non compensée, à 6 pôles. Ils sont couplés de façon permanente en parallèle. Ils sont alimentés par le transformateur de traction et les blocs redresseurs. L’ondulation du courant d’alimentation des moteurs est réduite par 4 selfs de lissage chacune insérée dans une branche de moteur.
Deux types de redresseurs sont utilisés pour alimenter les moteurs de tractions:
BB 12001 à 12133: Ignitrons (redresseurs mono-anodique scellés à vapeur de mercure).
BB 12134 à 12148: Diodes (redresseurs au silicium).
Les moteurs sont refroidis par une ventilation forcée de 120 m3/minute par moteur.
Poids d’un moteur 3030 kg.
Auxiliaires.
Les moteurs des auxiliaires sont des moteurs à cage triphasés. Ils sont alimentés en courant triphasé 380 V par un groupe convertisseur mono-triphasé: Groupe Arno.
Groupe Arno : Machine à courant alternatif identique à un moteur à cage d’écureuil. Il tourne à la fois comme un moteur et comme un générateur. Il convertit le courant monophasé en courant triphasé.
Le groupe Arno alimente:
– Le groupe moteur-compresseur de 26 cv. Compresseur du type AD 3000 pouvant débiter 2400 litres/mn.
– Les deux groupes moteur-ventilateur de 50 cv chacun, servant à la ventilation des moteurs de traction, des réfrigérants d’eau et d’huile, et des selfs de lissage.
– Le groupe moto pompe à huile de 3,5 cv pour la circulation de l’huile du transformateur.
– Le groupe moto pompe à eau de 1,5 cv pour la circulation d’eau des ignitrons des BB 12001 à BB 12133.
– Les groupes moteur-ventilateur des blocs redresseurs BB 12134 à 12148.
Une génératrice auxiliaire entrainée par le groupe Arno fournit le courant de contrôle et d’éclairage de 72 V et assure la charge des batteries.
Les BB 12000 sont aptes au chauffage train électrique, un enroulement sur le transformateur principal permet d’alimenter la canalisation de chauffage train.
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Redresseurs Ignitrons
Chaque groupe de 2 tubes alimente un moteur de traction. Il peut fournir une tension de 675 V et un courant de 950 A. Le fonctionnement des ignitrons nécessite:
– Un dispositif d’allumage.
– Un circuit d’eau pour maintenir une certaine température de fonctionnement.
Le dispositif d’excitation et d’allumage de chaque bloc est alimenté par un transformateur d’excitation.
Les redresseurs ignitrons doivent être maintenus dans une fourchette de température pour fonctionner correctement en ne pas se détériorer. Le circuit d’eau doit être maintenu entre 24 et 55°, il comprend:
Une pompe à eau.
Une vanne thermostatique. Elle dévie l’eau vers les réfrigérants pour maintenir l’eau à une température inférieur à 55°c.
Un réchauffeur d’eau lorsque la température de l’eau est inférieure à 30°c.
Une nourrice ou réservoir d’eau.
Deux réfrigérants.
Un thermomètre en cabine indique la température de l’eau des ignitrons. Lorsque la température de l’eau est inférieure à 20° ou supérieure à 60° provoque l’allumage d’une lampe d’alarme au pupitre de conduite et ouverture du disjoncteur.
Un panneau comportant tous les appareils d’excitation des deux ignitrons est adossé au bloc ignitrons de chaque moteur de traction.
Le poids total des 8 ignitrons avec le dispositif d’excitation et de refroidissement est de 1500 Kg.
Frein.
Robinet de frein continu automatique H7A.
Frein à vis d’immobilisation en cabine agissant sur la timonerie du bogie 2 sur les roues 6 et 8.
Modifications.
La BB 12021 recevra lors d’une RG par l’atelier directeur de Hellemmes en 1962/63 des redresseurs au silicium en remplacement des ignitrons. Puis 109 machines recevront ce type de redresseurs et des ‘’miofiltres’’ lors de RG à partir de 1973.
A partir de 1974 les ignitrons d’origine de 8 pouces seront remplacés par des 10 pouces provenant des BB 16000.
Les BB 12021 à 12030 seront équipées d’un robinet de frein continu automatique à commande électrique PBL1 entre 1961 et 1963.
L’arrêt des révisions à partir de 1990 sonna le glas des BB 12000 et les radiations en masse commencèrent en 1993. La dernière machine fut radiée le 28 décembre 1999.
Atelier directeur de 1954 à 1979: Hellemmes, puis à partir de 1979 Épernay.
Livrées.
D’origine: gris bleu foncé 812 et gris bleu clair 813 avec traverses de tête comportant un rectangle de visibilité rouge vermillon 605 entre les tampons. A noter sur les machines décorée ainsi, que les parties horizontales supérieures des capots étaient peintes en gris bleu foncé satiné afin d’éviter les reflets.
Au début des années 60 certaines machines recevront des nez jaunes (grands et petit capots) et une traverse de tamponnement intégralement rouge.
Livrée vert celtique 301 avec nez jaune jonquille 401 à partir de 1963 et suppression des petits feux supérieurs.
A partir de 1977 installation des feux rouges.
Les CFL Chemin de Fer Luxembourgeois achèteront 20 machines du type BB 12000, elles seront numérotées BB 3601 à 3620.
A suivre, portefolio BB 12000.