Par GB, TJP, 2B, BG, FD, JF, BR. Le 30-01-2021.
Après la mise en service des BB 9200 en 1957, la SNCF dispose d’un parc de locomotives suffisant pour assurer la traction des trains circulant sous 1500 V continu dans la fourchette de vitesses de 140 à 160 km/h. Il en est de même pour les vitesses inférieures ou égales à 100 km/h. Il faut donc définir un engin moteur capable de couvrir la gamme de vitesses allant de 100 à 130 km/h, pouvant assurer la traction de trains de messageries du Régime Accéléré (RA) circulant à 100 km/h et des trains de voyageurs légers à 120 km/h.
La Division des Etudes de Traction Electrique de la SNCF (DETE) conduira les études pour définir une machine légère pouvant circuler sur toutes les lignes électrifiées en 1500 V continu:
-Elle devra respecter la masse de 15 tonnes par essieu.
-L’allègement de la construction ne devra pas nuire à la résistance de l’engin.
-Chaque organe subira de nombreux essais en atelier ou en laboratoire afin d’être validé.
Certaines dispositions ou solutions techniques déjà éprouvées seront reconduites:
-Transmission de l’effort de traction identique à celui des BB 9200, 12000, 13000 et 16000.
-Le bogie monomoteur, solution adoptée sur les 16500, permet:
- Une réduction de poids d’environ 20% et de prix.
- Simplification du câblage de puissance.
- Simplification de l’appareillage de shuntage et d’inversion.
- Une réduction du nombre de ventilateurs de refroidissement des moteurs de traction.
Le gain de poids total pour l’appareillage est d’environ 3 tonnes.
-La conception de la caisse reprendra le principe de celle des BB 9200 et 16000: Une cabine à chaque extrémité encadrant une partie centrale comportant les équipements électriques, desservie par deux couloirs latéraux.
Les BB 9401 à 9535 seront commandées au titre de l’électrification Lyon-Nimes-Miramas en 4 lots.
BB 9401 à BB 9435 livraison: juillet 1959 à septembre 1961.
BB 9436 à BB 9460 livraison: octobre 1961 à juillet 1962.
BB 9461 à BB 9525 livraison: juillet 1962 à octobre 1963.
BB 9526 à BB 9535 livraison: octobre 1963 à juin 1964.
Constructeurs:
Partie mécanique: Cie Fives Lille Cail BB 9401 à 9488 et BB 9517 à 9535.
Partie mécanique: Société des Forges et Ateliers du Creusot (SFAC) BB 9489 à 9516.
Moteur de traction: Sté Le Matériel Electrique SW.
Equipement électrique: Cie de Construction de Gros Matériel ELECTRO-MECANIQUE (CEM) et Schneider Westinghouse.
Assemblage sur le site de Fives Lille.
Les bogies
Ils sont composés :
-D’un châssis de bogie constitué d’une carcasse en tôles d’acier soudées avec:
- Deux brancards reliés par 2 traverses en T.
- Deux entretoises extrêmes en tubes d’acier servant de supports aux équipements de freins (support porte sabots et cylindres de frein).
-D’un bâti de transmission qui forme l’armature principale du châssis. Il comporte une partie centrale en acier moulé et deux extrémités en tôles soudées. Il sert:
- De support au moteur.
- De carter support aux engrenages.
- De guide transversal aux essieux.
- Assure la communication entre les deux carters de roues dentées.
Liaison rails-châssis de bogie, elle comporte:
-Les essieux à fusées extérieures, roues monobloc de 1020 mm au roulement.
-Les boites d’essieux:
- BB 9401 à 9518 à coussinets graissés par palettes puiseuses, boites Athermos.
- BB 9519 à 9535 à roulements à rouleaux coniques TIMKEN.
-Les balanciers en tôles soudées reposant sur les boites d’essieux par emboitage circulaire.
-Les biellettes de guidage longitudinal. Elles relient chaque balancier au châssis de bogie.
-Sur les machines dotées de graisseurs de rail ‘’Lubrovia’’, le balancier sert de réservoir d’huile.
Liaison châssis de bogie-caisse, elle comporte :
Les balanciers longitudinaux. Ils reposent sur le châssis de bogie par l’intermédiaire de deux patins glissant dans un bain d’huile.
Les bielles de retenue à silentblocs. Elles relient les balanciers au châssis de caisse.
Les bielles pendulaires. Le poids de la caisse est transmis à chaque bogie par deux bielles pendulaires. Elles sont attachées en partie inférieure sur les appendices de caisse et sont pendues en partie supérieure aux balanciers longitudinaux au moyen d’un dispositif à rotule.
Des butées fixées à la caisse limitent les déplacements transversaux du bogie.
Suspensions :
Il avait été prévu de doter ces machines d’une suspension primaire à ‘’flexibilité variable’’ par adjonction d’un bloc élastique en caoutchouc à l’intérieur de ressorts hélicoïdaux. Cette solution ne sera pas retenue, les engins recevront une suspension classique.
-Suspension Primaire:
- Quatre ressorts hélicoïdaux doubles placés entre le balancier et le châssis de bogie.
- Quatre amortisseurs à friction freinent les oscillations du châssis de bogie par rapport aux balanciers.
-Suspension Secondaire:
La caisse repose sur le bogie par l’intermédiaire des bielles pendulaires et de balanciers longitudinaux.
Transmission de l’effort de traction.
Le moteur est fixé sur les deux traverses en T reliant les brancards.
-Transmission moteurs de traction-roues:
- Liaison élastique entre l’arbre de l’induit et l’arbre moteur. L’arbre portant le pignon moteur traverse l’arbre creux de l’induit. La liaison entre l’arbre d’induit et l’arbre moteur est réalisée par un anneau en caoutchouc.
- Train d’engrenages réducteur (pignon moteur, deux roues dentées intermédiaires et deux roues dentées d’entraînement). Les engrenages sont en acier allié à haute résistance, l’ensemble est lubrifié par barbotage dans l’huile.
- Transmission à cardan identique aux BB 9200 (anneau menant, arbre creux, anneau mené, liaison par manetons à silentblocs) mais de dimensions plus réduites et adaptées à des charges plus légères.
-Transmission roues-châssis de bogie:
- Par les balanciers de boites d’essieux.
- Par les biellettes longitudinales (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.
Le principe constructif du bogie permet l’installation d’une bi-réduction de vitesse. Cette solution sera mise en place sur les BB 9531 à 9535 par la mise en place d’un pignon moteur double:
-Un pignon Grande Vitesse (GV), rapport 1,450, vitesse maximum 180 km/h.
-Un pignon Petite Vitesse (PV), rapport 1,993, vitesse maximum 120 km/h.
Le changement de pignon se fait à l’arrêt par translation pneumatique du pignon moteur. La lubrification est effectuée par barbotage dans l’huile du carter réducteur.
La Caisse.
-Châssis portant à haut brancards en tôles pliées soudées, section en H, et à structure indépendante démontable. L’épaisseur des tôles des brancards est de 6 mm.
-Deux traverses intermédiaires en tôles soudées servent de support d’attache des barres de traction.
-Quatre traverses en tôles pliées supportent les plateformes d’appareillage.
-Deux longrines longitudinales en tôles pliées servent d’appui au plateformes de ventilation, au compresseur et à l’appareillage.
-Deux traverses de tête formant un caisson frontal, en tôles de 8 mm, reçoivent les organes de choc et de traction.
-Les deux cabines de conduite panoramiques sont soudées au châssis. Deux arceaux soudés aux châssis, côté compartiment central, supportent la toiture de la cabine en tôle. Cette toiture de cabine constitue la plateforme support de pantographe.
Deux formes de caisses et de toitures équipèrent les BB 9400 tout en conservant le principe et l’architecture:
- BB 9401 à 9435 : toiture basse et deux plateformes surélevées aux niveaux des pantographes.
- BB 9436 à 9535 toiture haute modifiant la hauteur de caisse et les faces frontales des cabines de conduite.
Dans le cadre de la recherche de diminution du poids certains éléments sont en polyester stratifié:
- Les faces latérales démontables constituées de trois panneaux.
- Les portes d’accès aux cabines de conduite.
La partie centrale de la toiture est en tôle d’acier. Elle est démontable pour faciliter la manutention du bloc central par pont roulant.
Les bacs à sable des sablières sont logés dans le châssis de caisse. Voir paragraphe anti-patinage sablage.
Comme pour les BB 16000 et 9200 les enjoliveurs frontaux et les fanaux sont en alpax polis.
Partie électrique.
Pantographes-Disjoncteur.
Le courant de traction est capté à la caténaire par deux pantographes FAIVELEY type AM 14 reliés par une ligne de toiture. Chaque pantographe comporte un sectionneur d’isolement disposé en toiture permettant de relier à la terre le pantographe correspondant.
Deux parafoudres disposés à côté des pantographes.
Un disjoncteur ultra rapide type JRT.47 E.2000.
Moteurs de traction.
Deux moteurs hexapolaires type SW 408.
Deux groupes moto-ventilateurs à axe vertical assurent une ventilation forcée. Ils sont montés sur un bâti en aluminium moulé. L’air est aspiré dans la caisse puis refoulé à travers un soufflet en caoutchouc au niveau du collecteur du moteur. Un coffre insonorisé recouvre le groupe de ventilation pour atténuer les bruits.
Circuit de traction.
Un inverseur en cabine permet de sélectionner un sens de marche (Av-0-AR). Un servo-moteur pneumatique entraîne deux tambours accouplés (1 par moteur).
Lors de l’étude initiale il avait été décidé que les moteurs seraient toujours couplés en parallèle et que le rhéostat de démarrage comporterait 6 blocs de résistance comportant chacun 13 résistances. La BB 9401 reçut cet équipement. Les essais des différents éléments et de l’ensemble montrèrent qu’il était nécessaire d’utiliser le couplage série des moteurs de traction pour démarrer les trains de marchandises et de messageries. La disposition couplage parallèle étant plus gourmande en intensité, elle se révéla problématique sur les sections de lignes ayant une mauvaise répartition des sous-stations. Des modifications furent apportées au schéma électrique de puissance pour répondre à ces besoins et revenir au schéma classique:
-Les moteurs de traction, couplés en série puis en parallèle. Le changement de couplage s’effectuant par un interrupteur ‘’Z couplage Parallèle’’ sur le pupitre.
-Le rhéostat de démarrage sera constitué de 5 blocs de résistances comprenant chacun 10 résistances au Nickel-Chrome.
-Un graduateur à bain d’huile (Nu 28) à commande électropneumatique établit les connexions nécessaires à l’élimination des résistances de démarrage. Il comprend:
- Un servo-moteur à 4 pistons.
- Un jeu de 4 contacteurs commandés par un arbre à cames.
- Un sélecteur.
Les connexions successives sont réalisées hors charge.
Dans chaque cabine un manipulateur de traction permet par impulsion de commander les électrovalves alimentant le servo-moteur.
Le manipulateur de traction peut occuper 9 positions :
- Position 0: position repos.
- Positions P-P+: pour démarrage cran par cran (28 crans).
- Position Pr: Progression rapide.
- Positions 1 à 6: pour le shuntage des moteurs de traction.
Pour régresser il faut ramener le manipulateur sur la position 0.
En cabine un répétiteur de cran permet au mécanicien de connaitre la position du graduateur.
En cas d’avarie du servo-moteur, une commande manuelle par volant amovible depuis le pupitre la commande du graduateur.
La ventilation du rhéostat de démarrage est assurée par 5 ventilateurs placés au-dessus. L’air est aspiré au travers des ouvertures des parois latérales puis refoulé au travers du rhéostat et évacué sous caisse.
Les BB 9405, 9420, 9432, 9517 à 9527 et 9531 à 9535 reçurent un rhéostat Jeumont ne comportant que 4 blocs de résistances avec 4 ventilateurs de rhéostat.
Auxiliaires
Les 9461 à 9516 et 9531 à 9535 sont équipées d’origine pour fonctionner en UM avec montage de câblots d’UM, de prises sur la face avant et des équipements électriques.
Production du courant basse tension par un dispositif de charge batterie alimenté par le courant d’alimentation des moteurs de ventilateurs de traction. Batterie d’accumulateurs de 72 Volts comportant 48 éléments en Cadmium Nickel montés en série, d’une capacité de 80 Ampères/heure.
Circuit pneumatique.
Deux compresseurs type T1006 des ateliers d’Orléans alimentent un réservoir principal de 800 litres, placé sous caisse.
Frein automatique à air type ‘’Oerlikon’’ modérable au serrage et desserrage.
BB 9401 à 9530.
Chaque cabine est équipée d’un robinet de frein continu automatique H7A.
BB9531 à 9535.
Chaque cabine est équipée d’un robinet de frein continu automatique à commande électrique type PB L2 (Presse Bouton simplifié).
La timonerie de chaque bogie comporte 2 cylindres de frein fixés sur le châssis de bogie et agissant sur les deux roues d’un même essieu.
Chaque roue est freinée par 2 sabots de type long (320mm) et un régleur automatique SAB type DB2-250 pour chaque essieu.
Le frein à main d’immobilisation agit sur l’essieu extrême du bogie 1.
Anti-patinage sablage.
Sablage :
-Les BB 9401 à 9405 sont équipées de 6 sablières par bogies. La contenance des bacs est de:
- 100 litres aux extrémités.
- 38 litres aux intermédiaires.
- 90 litres médians.
Elles permettent le sablage des 3 premiers essieux dans le sens de marche.
-Les BB 9406 à 9535 sont équipées de 4 sablières par bogies. Elles permettent le sablage des 2 premiers essieux dans le sens de marche. Contenance des bacs:
- 100 litres aux extrémités.
- 90 litres médians.
Dans les deux cas le sablage est mis en action par une électrovalve commandée par une pédale par le mécanicien ou automatiquement par le système de détection d’anti-patinage.
Anti-patinage:
Un alternateur calé en bout d’arbre de chaque moteur fournit une information à un coffret anti-patinage qui provoque en plus de l’allumage de la lampe ‘’LSP anti-patinage’’ au pupitre de conduite:
-BB 9401 et 9402:
- Shuntage d’induit sur tous les crans en couplage série.
- Une barre d’équilibre mise en service au couplage parallèle (insertion d’une résistance entre deux contacteurs).
-BB 9403 à 9405:
Shuntage du moteur arrière, uniquement en couplage parallèle, il permet de compenser l’effet de cabrage.
-BB 9406 à 9535.
- Couplage série: Shuntage de l’inducteur du moteur qui patine quel que soit les crans.
- Couplage série et parallèle: Régression du graduateur de 2 crans.
- Couplage parallèle: Insertion d’une résistance supplémentaire qui s’ajoute au rhéostat seulement sur les crans 2 à 27.
Ce système sera appliqué en usine sur l’ensemble du parc à partir de la BB 9436 et généralisé sur le parc déjà en service (BB 9401 à 9435) entre 1961 et 1963.
Mise en service et essais
La BB 9401 est sortie d’usine en juillet 1959 et mise en service au dépôt de Villeneuve st Georges le 17 Août 1959 pour essai :
-Essais mécanique et d’adhérence entre Brétigny et Dourdan avec un train de marchandises de 1100 tonnes en rampe à 50 km/h.
-Remorque de trains de voyageurs de 830 t composés de 18 voitures entre Paris-Lyon et Dijon à 120 km/h.
-Essais avec mesures des efforts sur différentes pièces des moteurs de traction, de la transmission et des bogies entre Paris et Laroche Migennes.
La réception de la machine après ces contrôles fût effectuée le 18 décembre 1959 par le ministère des travaux publics et des transports donnant le feu vert pour la série.
Deux machines (BB 9533 et 9534) avec bi-réductions couplées en UM (unités Multiples) servirent aux essais des trains avec attelages automatique entre Villeneuve Triage et Miramas, en 1964 et 1966.
La BB 9535 après modification sera affectée en juin 1972 à Paris-Sud-Ouest pour assurer la traction ou la pousse en réversibilité via les câblots d’UM d’une rame de voiture ANF USI à 160 km/h entre Paris Tours via Orléans et Paris Poitiers. En juin 1973 la 9533 sera à son tour modifiée et la remplacera lors de visites ou des entretiens.
En 1967, les BB 9400/9500 prennent en charge les trains sur la voie unique Béziers-Neussargues. Elles circuleront en UM, en remplacement des BB 4100 quelles chasseront définitivement de cet axe à l’été 1986.
Modifications
Les boites d’essieux à coussinets ayant tendances à s’échauffer à Vitesse Limite (130 km/h), cette VL fût ramené dès 1964 à 120 km/h pour les machines BB 9401 à 9530. Lors du passage en Révision, le montage de boites à rouleaux coniques permit de résoudre ce problème. Elles furent à nouveau autorisées à 130 km/h.
A la fin des années 60, suite aux plaintes du personnel de conduite, sur le niveau de bruit en cabine, différentes isolations sonores furent testées. La mise en place à partir de 1973 de cette isolation phonique s’étala sur 12 années lors du passage des engins aux ateliers de Béziers.
Au début des années 1970, le système d’anneau caoutchouc de liaison entre l’arbre d’induit et l’arbre moteur montra des signes de fatigue et de tenue dans le temps. La Direction du Matériel (DM) fit déposer ce système pour le remplacer par un rigide.
A la même date, la DM fit renforcer les cabines de conduites en supprimant les vitres d’angles par des montants d’angles en tôles. Toujours à la même époque, en vue de généraliser l’attelage automatique sur le parc ferroviaire les traverses de têtes furent modifiées. Les jupes de carénages sous la traverse d’attelage disparurent lors de cette modification. Elles furent équipées à l’occasion des feux rouges incorporés sous les fanaux blancs. La première machine ainsi modifiée fut la BB 9436 en mi 1975.
Les 9401 à 9530 sont progressivement rendues couplables en UM lors des révision par l’atelier directeur de Vitry en 1967 puis par le nouvel atelier directeur de Béziers à partir de 1970.
Livrées.
Origine.
Caisse: Vert bleuté clair N° 313.
Persiennes: Vert bleuté foncé N° 312.
Bandeau médian de caisse: Gris clair N° 838.
Pantographes, tampons, bogies et équipements sous châssis : Gris artillerie N° 8412.
Montants de cabine, bande inférieure de caisse et consoles de suspension : Gris foncé N° 809.
Traverse de choc: Rouge N° 605.
A partir de 1964 la couleur des pantographes devient le Gris ardoise N° 807.
Au début des années 1980 de nouvelles teintes seront appliquées au fur et à mesure des passages en révision:
-En 1980/84 livrée Vitry.
Caisse vert bleuté clair N°313.
Les enjoliveurs frontaux sont remplacés par une moustache blanche N° 704.
Une bande blanche ceinture la caisse.
Les marquages SNCF et Numéro d’engin sont remplacés par des adhésifs jaunes sur les faces avant.
Marquages en reliefs sur les faces latérale.
BB 9401, 9402, 9408, 9410, 9415, 9416, 9417, 9420, 9423, 9424, 9429, 9432, 9452, 9453, 9454, 9456, 9457, 9459, 9460, 9461, 9476, 9477, 9478, 9479, 9481, 9485, 9486, 9488, 9515, 9517, 9521, 9522, 9524, 9525, 9529, 9534.
Livrée Arzens.
Faces latérales: Gris N°804.
Cabine de conduite et ceinture de caisse : Havane foncé N° 501.
Moustaches: Chamois N° 432.
Traverses de tête: Rouge N° 605.
- BB 9403, 9404, 9405, 9406, 9408, 9409, 9413, 9418, 9419, 9426, 9427, 9428, 9431, 9433 à 9452, 9456, 9458, 9464 à 9468, 9470 à 9472, 9474, 9480, 9482, 9484, 9487, 9489 à 9492, 9494, 9498 à 9500, 9502, 9505, 9507, 9509 à 9513, 9519, 9523, 9527 à 9529.
Logo SNCF penché blanc et numéro jaune sur fond noir sur les faces avant.
Logo et numéro penchés jaune sur les faces latérales.
- BB 9432, 9459, 9462, 9495, 9503, 9508, 9514, 9515, 9518, 9521, 9522, 9534, 9535.
Logo SNCF penché blanc et numéro jaune sur fond noir sur les faces avant.
Logo et numéro penchés gris sur les faces latérales.
- BB 9461, 9481, 9485, 9493, 9524, 9526.
Logo SNCF Tallon (nouille) et numéro jaune sur fond noir sur les faces avant.
Logo SNCF Tallon (nouille) gris sur les faces latérales sans BB.
-En 1981/84 Livrée simplifiée.
Caisse vert N° 313.
Les enjoliveurs sont remplacés par une moustache blanche N° 701.
Ceinture de caisse: Bande blanche.
Les marquages SNCF et numéro d’engin, adhésifs jaune sur les faces avant.
Marquages jaunes et penchés sur les faces latérales.
9421, 9425, 9443, 9458, 9463, 9495, 9518, 9535.
-En 1989/91.
Décoration ‘’Béton’’.
Gris clair N° 804 et Orange TGV N° 435.
Persiennes, montants de cabine, bogies et équipements sous châssis: Gris ardoise N° 807.
BB 9401, 9415, 9424, 9457, 9478, 9496, 9497, 9504, 9506, 9520, 9530, 9532, 9533.
Fin de carrière et réforme du parc.
Suite à de graves avaries, d’incidents ou d’accidents les machines suivantes seront réformées:
-BB 9469 et 9531 en 1973.
-BB 9501 en 1974.
-BB 9475 en 1981.
-BB 9472 en 1985.
-BB 9414, 9417 et 9525 en 1987.
Les grandes révisions étaient planifiées tous les 1 400 000 km pour les RG avec RL à mi-parcours. La Direction du Matériel décida l’arrêt des révisions par les ateliers des Béziers en 1989.
Avec la mise en application, en 1988, d’un nouveau plan de transport marchandises du fait du nouvel acheminement de wagons ETNA, les 9400 se trouvèrent condamnées pour cause de faible adhérence et de puissance limitée. Ce plan entraînera une diminution des besoins en engins, il fut donc décidé de réformer les BB 9400.
