Les premières locomotives | Histoire de la civilisation occidentale II

03Nov 2020 by admin No Comments

25.5.2 : Les premières locomotives

A la suite des progrès de la métallurgie et de la technologie de l’énergie à vapeur pendant la révolution industrielle, les wagons tirés par des chevaux ont été remplacés par des locomotives à vapeur, faisant de la Grande-Bretagne le premier pays au monde doté de chemins de fer modernes.

Objectif d’apprentissage

Caractériser les premiers trains et leurs utilités

Points clés

La première utilisation enregistrée du transport ferroviaire en Grande-Bretagne est le Wollaton Wagonway de Sir Francis Willoughby dans le Nottinghamshire, construit entre 1603 et 1604 pour transporter du charbon. Les rails primitifs ont été remplacés en 1793 lorsque Benjamin Outram a construit un tramway avec des rails à plaques en fonte à rebord en forme de L (plateways). Les rails d’Outram ont été remplacés par les rails à bord en fonte de William Jessop. Les rails en fonte avaient tendance à se casser facilement, et les petites longueurs devenaient rapidement inégales. En 1820, John Birkenshaw a introduit une méthode pour rouler des rails de plus grandes longueurs en utilisant du fer forgé, qui a été utilisé à partir de ce moment-là.
Les premiers chemins de fer étaient construits et payés par les propriétaires des mines qu’ils desservaient. Avec le développement de la technologie ferroviaire, des lignes plus longues sont devenues possibles, reliant les mines à des points de transbordement plus éloignés et promettant des coûts moins élevés. Ces lignes plus longues nécessitaient souvent une souscription publique pour être construites et traversaient des terres n’appartenant pas aux propriétaires des mines. Par conséquent, il fallait une loi du Parlement pour les construire. La première ligne à obtenir une telle loi, en 1758, était le Middleton Railway à Leeds. Le premier à être utilisé par le public et à utiliser des rails en fonte était le Surrey Iron Railway, constitué en société en 1799. Le premier chemin de fer public transportant des passagers était le Oystermouth Railway, autorisé en 1807.
La première locomotive ferroviaire à vapeur a été introduite par Richard Trevithick en 1804. Les conceptions de Trevithick ont prouvé que la traction à vapeur était une proposition viable, bien que l’utilisation de ses locomotives ait été rapidement abandonnée car elles étaient trop lourdes pour la voie existante. La première locomotive à vapeur commercialement réussie était la Salamanca à deux cylindres, conçue par en 1812 par Matthew Murray en utilisant la conception brevetée de John Blenkinsop pour la propulsion à crémaillère pour le Middleton Railway.
Les propriétaires de Wylam Colliery voulaient abolir les trains tirés par des chevaux en faveur de la vapeur. Deux modèles, Puffing Billy et Blücher, ont été parmi les premières conceptions réussies. En 1821, une loi du Parlement a été approuvée pour un tramway entre Stockton et Darlington.le trafic sur le Stockton and Darlington Railway (S&DR) devait à l’origine être tiré par des chevaux, mais la loi a ensuite été modifiée pour permettre l’utilisation de locomotives à vapeur. Le chemin de fer était également habilité à transporter des passagers en plus du charbon et des marchandises générales.
Le premier chemin de fer public à vapeur en Écosse était le Monkland and Kirkintilloch Railway. Le Liverpool and Manchester Railway (L&MR), fondé en tant que société en 1823 mais ouvert en 1830, a été le premier chemin de fer interurbain de passagers au monde dans lequel tous les trains étaient cadencés et exploités par des locomotives à vapeur. En outre, le trafic hippomobile pouvait utiliser le Stockton and Darlington moyennant le paiement d’un péage.
Pour déterminer quelles locomotives conviendraient, les directeurs du L&MR ont organisé les Rainhill Trials. Ceux-ci étaient organisés comme un concours ouvert qui leur permettrait de voir toutes les locomotives candidates en action, le choix devant suivre. Les essais sont remportés par la Rocket, construite par George Stephenson et Robert Stephenson. Les Stephenson ont donc reçu le contrat pour produire des locomotives pour la L&MR. La ligne a été ouverte en 1830 avec des terminus à Liverpool Road, Manchester et Edge Hill, Liverpool.

Termes clés

chemin de fer à crémaillère Chemin de fer à forte pente avec un rail à crémaillère denté, généralement entre les rails de roulement. Les trains sont équipés d’une ou plusieurs roues dentées ou pignons qui s’engrènent avec ce rail à crémaillère. Le premier chemin de fer de ce type était le Middleton Railway entre Middleton et Leeds dans le West Yorkshire, en Angleterre, au Royaume-Uni, où la première locomotive à vapeur commerciale, Salamanca, a circulé en 1812. Elle utilisait un système conçu et breveté en 1811 par John Blenkinsop. Stockton and Darlington Railway Société ferroviaire qui a exercé ses activités dans le nord-est de l’Angleterre de 1825 à 1863. C’était le premier chemin de fer public au monde à utiliser des locomotives à vapeur. Sa première ligne reliait les mines de charbon près de Shildon à Stockton-on-Tees et Darlington et a été officiellement ouverte le 27 septembre 1825. Liverpool and Manchester Railway Chemin de fer ouvert en 1830 entre les villes de Liverpool et Manchester, dans le Lancashire, au Royaume-Uni. C’était le premier chemin de fer à utiliser exclusivement la vapeur, le trafic hippomobile n’étant autorisé à aucun moment ; le premier à être entièrement à double voie sur toute sa longueur ; le premier à disposer d’un système de signalisation ; le premier à être entièrement cadencé ; le premier à être entièrement alimenté par sa propre force motrice ; et le premier à transporter du courrier. Rainhill Trials Concours important au début des chemins de fer à locomotives à vapeur, organisé en octobre 1829 pour le Liverpool and Manchester Railway, qui était presque terminé. Cinq locomotives se sont affrontées, faisant des allers-retours sur un kilomètre de voie à niveau à Rainhill dans le Lancashire (aujourd’hui Merseyside). La Rocket de Stephenson fut la seule locomotive à terminer les essais et fut déclarée gagnante. Les Stephenson ont donc été chargés de produire des locomotives pour le chemin de fer. plateway Un ancien type de chemin de fer, de tramway ou de wagon avec un rail en fonte. Ils ont été utilisés principalement pendant une cinquantaine d’années jusqu’en 1830, bien que certains aient continué plus tard. Ils étaient constitués de rails en forme de L, où une bride sur le rail guidait les roues, contrairement aux voies latérales, où des brides sur les roues les guident le long de la voie. Ils étaient à l’origine tirés par des chevaux, mais des câbles et des locomotives ont parfois été utilisés par la suite. Salamanca La première locomotive à vapeur commercialement réussie, construite en 1812 par Matthew Murray de Holbeck en utilisant le concept breveté de John Blenkinsop pour la propulsion à crémaillère, pour le chemin de fer Middleton entre Middleton et Leeds. C’était le premier à avoir deux cylindres. Il fut nommé d’après la victoire du duc de Wellington à la bataille de Salamanque qui eut lieu la même année.

Les premiers rails

La première utilisation enregistrée du transport ferroviaire en Grande-Bretagne est le Wollaton Wagonway de Sir Francis Willoughby dans le Nottinghamshire, construit entre 1603 et 1604 pour transporter du charbon. Dès 1671, des routes à rails sont utilisées à Durham pour faciliter le transport du charbon. La première de ces routes était le Tanfield Wagon Way. Un grand nombre de ces voies de tramway ou de wagons ont été construites aux 17ème et 18ème siècles. Ils utilisaient des rails droits et parallèles en bois sur lesquels des chariots équipés de simples roues en fer à boudin étaient tirés par des chevaux, ce qui permettait de déplacer plusieurs wagons simultanément.

Ces rails primitifs ont été remplacés en 1793 lorsque le surintendant du canal de Cromford de l’époque, Benjamin Outram, a construit un tramway avec des rails à plaques en fonte à boudin en forme de L (plateways) provenant de la carrière de Crich. Les wagons équipés de simples roues sans boudin étaient maintenus sur la voie par des corniches ou des plaques verticales. Les rails en fonte constituaient une amélioration significative par rapport aux rails en bois, car ils pouvaient supporter un poids plus important et la friction entre la roue et le rail était plus faible, ce qui permettait de déplacer des trains plus longs à l’aide de chevaux. Les rails d’Outram ont été remplacés par les rails de bord en fonte de William Jessop, où les roues à boudin roulaient sur le bord supérieur de rails simples en forme de barre, sans les rebords de guidage des rails à plaques à boudin d’Outram. Ces rails ont été employés pour la première fois en 1789 à Nanpantan sur le canal Loughborough Charnwood Forest.

Les rails en fonte avaient une propension à se briser facilement, et les petites longueurs devenaient rapidement inégales. En 1820, John Birkenshaw a introduit une méthode pour faire rouler les rails sur de plus grandes longueurs en utilisant du fer forgé qui a été utilisé à partir de ce moment-là.

Les premiers chemins de fer

Les premiers chemins de fer étaient construits et payés par les propriétaires des mines qu’ils desservaient. Avec le développement de la technologie ferroviaire, des lignes plus longues sont devenues possibles, reliant les mines à des points de transbordement plus éloignés et promettant des coûts moins élevés. Ces lignes plus longues nécessitaient souvent une souscription publique pour être construites et traversaient des terres n’appartenant pas aux propriétaires des mines. Par conséquent, il fallait une loi du Parlement pour les construire. Ces lois protégeaient également les investisseurs contre les projets irréalistes ou carrément frauduleux. La première ligne à obtenir un tel acte, en 1758, était le chemin de fer d’un propriétaire de charbon privé, le Middleton Railway à Leeds. La première ligne à usage public et sur des rails en fonte était le Surrey Iron Railway, incorporé en 1799. Il a obtenu une loi du Parlement en 1801 pour construire un tramway entre Wandsworth et Croydon dans ce qui est maintenant le sud de Londres. L’ingénieur était William Jessop. Entre-temps, le premier chemin de fer public transportant des passagers était l’Oystermouth Railway, autorisé en 1807. Ces trois chemins de fer étaient initialement exploités par des chevaux. Le Surrey Iron Railway a continué à utiliser des chevaux pendant toute sa durée de vie. Le Kilmarnock and Troon Railway, la première ligne d’Écosse à transporter des passagers, a été autorisé par un acte du Parlement en 1808 et a également été construit par Jessop.

Introduction des locomotives à vapeur

La première locomotive ferroviaire à vapeur a été introduite par Richard Trevithick en 1804. Il fut le premier ingénieur à construire avec succès une machine à vapeur stationnaire à haute pression en 1799. Il a ensuite construit une voiture à vapeur pour la route en 1801. Bien que cette expérience se soit soldée par un échec, il a construit en 1804 une locomotive à vapeur sans nom pour le tramway à voie étroite de Merthyr, dans le sud du Pays de Galles (parfois appelé à tort le tramway de Penydarren). Au milieu d’un grand intérêt du public, en 1804, elle a transporté avec succès 10 tonnes de fer, 5 wagons et 70 hommes sur une distance de 9,75 miles (15,69 km) de Penydarren à Abercynon en 4 heures et 5 minutes, soit une vitesse moyenne de près de 5 mph (8,0 km/h). Cette locomotive a prouvé que la traction à vapeur était une proposition viable, bien que l’utilisation de la locomotive ait été rapidement abandonnée car elle était trop lourde pour la voie de plateau primitive. Une deuxième locomotive, construite pour la mine de Wylam, a également cassé la voie. Trevithick a construit une autre locomotive en 1808, Catch Me Who Can, qui a circulé sur un chemin de fer de démonstration temporaire à Bloomsbury, à Londres. Les membres du public pouvaient monter derrière à des vitesses allant jusqu’à 12 mph (19 km/h). Cependant, il a de nouveau cassé les rails et Trevithick a été contraint d’abandonner la démonstration après seulement deux mois.

La première locomotive à vapeur commercialement réussie était la Salamanca bicylindre, conçue par en 1812 par Matthew Murray en utilisant la conception brevetée de John Blenkinsop pour la propulsion à crémaillère pour le Middleton Railway. Blenkinsop pensait qu’une locomotive suffisamment légère pour se déplacer par ses propres moyens serait trop légère pour générer une adhérence suffisante, il a donc conçu un chemin de fer à crémaillère pour la ligne. Il a donc conçu un chemin de fer à crémaillère pour la ligne, en dépit du fait que Trevithick avait démontré le succès des locomotives à adhérence une décennie auparavant. L’unique crémaillère se trouvait à l’extérieur des voies ferrées de bordure à voie étroite et était engagée par une roue dentée sur le côté gauche de la locomotive. La roue dentée était actionnée par deux cylindres encastrés dans le haut de la chaudière à carneau central. Quatre locomotives de ce type ont été construites pour le chemin de fer et ont fonctionné jusqu’au début des années 1830.

La locomotive à crémaillère deBlenkinsop Salamanca, tramway à charbon de Middleton à Leeds (Royaume-Uni), 1812, auteur inconnu, rigoureusement publié dans The Mechanic’s Magazine, 1829.

Salamanca a été la première locomotive à vapeur commercialement réussie, construite en 1812.

Premiers chemins de fer réussis

Les propriétaires de Wylam Colliery voulaient abolir les trains tirés par des chevaux au profit de la vapeur. En 1804, William Hedley, un directeur de la mine, engagea Trevithick pour construire une locomotive à vapeur. Cependant, elle s’est avérée trop lourde pour la voie en bois. William Hedley et Timothy Hackworth (un autre employé de la mine) ont conçu une locomotive en 1813, connue sous le nom de Puffing Billy. Un an plus tard, George Stephenson, un autre employé de Wylam, améliora la conception avec Blücher, la première locomotive à utiliser des roues à boudin maintenant la locomotive sur la voie et ayant des tiges de cylindre directement reliées aux roues à la manière de Catch Me Who Can.

En 1821, une loi du Parlement fut approuvée pour un tramway entre Stockton et Darlington. La conception de Stephenson a convaincu les partisans du tramway proposé de nommer Stephenson, qui avait récemment construit le chemin de fer de la mine de Hetton, comme ingénieur. Le trafic sur le chemin de fer de Stockton et Darlington (S&DR) devait à l’origine être tiré par des chevaux, mais Stephenson a effectué une nouvelle étude du tracé pour permettre le transport par vapeur et la loi a ensuite été modifiée pour autoriser l’utilisation de locomotives à vapeur. Le chemin de fer a également été autorisé à transporter des passagers en plus du charbon et des marchandises générales. La ligne mesurait 40 km de long et comptait 100 boucles de passage le long de sa voie unique et quatre lignes secondaires vers des mines de charbon. Elle a été ouverte en 1825. Le premier train était tiré par la locomotion n° 1 de Stephenson à une vitesse de 12 à 15 miles par heure (19 à 24 km/h). Quatre locomotives nommées Locomotion ont été construites et étaient effectivement des moteurs à poutres sur roues avec des cylindres verticaux.

Opening of the Stockton and Darlington Railway, une aquarelle peinte dans les années 1880 par John Dobbin,the National Railway Museum, York. Dans cette peinture, la foule regarde le train inaugural traverser le pont Skerne à Darlington. Le transport du charbon vers les navires est rapidement devenu une activité lucrative et la ligne a été étendue à un nouveau port et une nouvelle ville à Middlesbrough. Alors que les wagons de charbon étaient tirés par des locomotives à vapeur dès le début, les passagers étaient transportés dans des voitures tirées par des chevaux jusqu’à ce que des voitures tirées par des locomotives à vapeur soient introduites en 1833.

Le premier chemin de fer public à vapeur en Écosse était le Monkland and Kirkintilloch Railway. Une loi du Parlement autorisant le chemin de fer a été adoptée en 1824 et il a été ouvert en 1826.

Le Liverpool and Manchester Railway (L&MR), fondé en tant que société en 1823 mais ouvert en 1830, a été le premier chemin de fer interurbain de passagers au monde, dans lequel tous les trains étaient cadencés et exploités par des locomotives à vapeur. En outre, le trafic hippomobile pouvait utiliser le Stockton and Darlington moyennant le paiement d’un péage. Le chemin de fer de transport de passagers Canterbury and Whitstable Railway a été ouvert trois mois avant le L&MR. Cependant, il utilisait le transport par câble par des locomotives à vapeur stationnaires sur une grande partie de sa longueur, les locomotives à vapeur étant limitées au tronçon plat. Le L&MR a été principalement construit pour assurer un transport plus rapide des matières premières et des produits finis entre le port de Liverpool et les usines de Manchester, dans le nord-ouest de l’Angleterre.

Pour déterminer quelles locomotives conviendraient, les directeurs du L&MR ont organisé les Rainhill Trials. Il s’agissait d’un concours ouvert qui leur permettrait de voir toutes les locomotives candidates en action, le choix devant suivre. Les essais sont remportés par Rocket, construite par George Stephenson et Robert Stephenson. Rocket était la première locomotive à utiliser une chaudière multitubulaire, qui permettait un transfert de chaleur plus efficace des gaz d’échappement vers l’eau. Elle était également la première à utiliser un tuyau de soufflage, où la vapeur utilisée des cylindres se déverse dans la boîte à fumée sous la cheminée pour augmenter le tirage du feu. Grâce à ces innovations, le Rocket atteint une vitesse moyenne de 19 km/h et une vitesse de pointe de 48 km/h avec une charge de 13 tonnes, et est déclaré vainqueur des essais. Les Stephenson obtiennent en conséquence le contrat de production de locomotives pour le Liverpool & Manchester Railway. La ligne est ouverte en 1830 avec des terminus à Liverpool Road, Manchester et Edge Hill, Liverpool.

Dessin conjectural plus tardif des essais de Rainhill : au premier plan, Rocket et à l’arrière-plan, Sans Pareil (à droite) et Novelty, auteur inconnu, l’Illustrated London News.

La Rocket de Stephenson fut la seule locomotive à terminer les essais de Rainhill et fut déclarée gagnante. Les frères Stephenson reçurent en conséquence le contrat de production de locomotives pour le chemin de fer.

Attributions

Les premières locomotives
- « Puffing Billy (locomotive). » https://en.wikipedia.org/wiki/Puffing_Billy_(locomotive). Wikipedia CC BY-SA 3.0.
- « Rainhill Trials. » https://en.wikipedia.org/wiki/Rainhill_Trials. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
- « Stockton and Darlington Railway. » https://en.wikipedia.org/wiki/Stockton_and_Darlington_Railway. Wikipédia CC BY-SA 3.0.
- « Chemin de fer à crémaillère. » https://en.wikipedia.org/wiki/Rack_railway. Wikipédia CC BY-SA 3.0.
- « Salamanca (locomotive). » https://en.wikipedia.org/wiki/Salamanca_(locomotive). Wikipedia CC BY-SA 3.0.
- « Attrape-moi qui peut. » https://en.wikipedia.org/wiki/Catch_Me_Who_Can. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
- « Plateway. » https://en.wikipedia.org/wiki/Plateway. Wikipédia CC BY-SA 3.0.
- « Histoire du transport ferroviaire en Grande-Bretagne jusqu’en 1830. » https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_rail_transport_in_Great_Britain_to_1830. Wikipédia CC BY-SA 3.0.
- « Liverpool and Manchester Railway. » https://en.wikipedia.org/wiki/Liverpool_and_Manchester_Railway. Wikipedia CC BY-SA 3.0.
- « Ouverture_de_Stocking_et_Darlington_Railway_crop.jpg. » https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Opening_of_Stocking_and_Darlington_Railway_(crop).jpg. Wikimedia Commons Domaine public.
- « 1024px-Blenkinsop’s_rack_locomotive_1812_British_Railway_Locomotives_1803-1853.jpg. » https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Blenkinsop%27s_rack_locomotive,_1812_(British_Railway_Locomotives_1803-1853).jpg. Wikimedia Commons Domaine public.
- « Rainhill_Trials_in_the_Illustrated_London_News.jpg. » https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Rainhill_Trials_in_the_Illustrated_London_News.jpg. Domaine public de Wikimedia Commons.