242 AT, article de la Revue Générale des Chemins de Fer d’avril 1929

Titre

Nouvelles locomotives tenders compound avec surchauffeur de vapeur de type 242 AT du PLM par M. Portal, Ingénieur principal du matériel.

Planche et figures de l’article

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  Figure 1

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  Figure 2

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  Figure 3

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  Figures 4 et 5

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  Figure 6

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  Tableau 1 page 1

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  Tableau 1 page 2

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  Tableau 2

Préambule

La Compagnie PLM a mis en service, au cours de la période 1926–1928, de nouvelles locomotives tenders destinées à améliorer le service de banlieue dans les régions de Paris et de Nice.

Le type de ces locomotives, nouveau en France, est caractérisé par quatre essieux couplés à roues de 1,650 m placés entre deux bogies. Il appartient, comme tous les types nouveaux à la Compagnie du PLM, au système compound à quatre cylindres. Il possède un surchauffeur de vapeur. Il a été désigné par le symbole 242 AT.

Nous nous proposons, dans le présent article, de décrire ces nouvelles locomotives, d’en noter les particularités essentielles et de les comparer aux 232 BT dont elles dérivent directement et qu’elles ont remplacé dans le service très chargé des trains de Banlieue.

Chaudière

La chaudière, la boîte à feu du type Belpaire, timbrée à 16 kg est identique, à la longueur près, à celle des locomotives 232 BT. La surface de la grille est de 3,08 m2, le foyer est entièrement en cuivre, les entretoises sont en bronze manganèse.

• Les tubes, de cinq mètres de longueur, sont de trois types :
  • 1°: 12 tubes lisses de 51 x 55,
  • 2°: 62 tubes composés de 65 x 70,
  • 3°: 21 gros tubes lisses de 135 x 143 recevant 21 éléments surchauffeurs en tubes de 28 x 35.

La disposition relative de ces tubes est représentée sur la figure 2, indiquant le perçage de la plaque tubulaire de boîte à fumée. Les tubes composés comportent une partie lisse de 1,025 m et une partie à ailettes de 3,93 m. Les ailettes ont 12 mm de hauteur.

Pour assurer une bonne répartition des gaz de la combustion entre les tubes simplement bouilleurs et les gros tubes contenant les éléments surchauffeurs, l’orifice des premiers, sertis sur la plaque tubulaire de foyer, a été rétreint à 40 mm, ce qui conduit à pratiquer un double retreint sur ces tubes, comme l’indique la figure 3. Le rapport des sections de passage est alors voisin de 1.

Cette chaudière est alimentée par deux injecteurs en charge du type unifié U-1 (débit 15 600 litres) et U-3 (débit 8 700 litres).

La longueur de la voûte en briques qui était de 1,200 m sur les premières locomotives mises en service, a été portée à 1,400 m sur les suivantes, à la suite d’essais effectués en vue d’améliorer l’action de l’échappement.

Les soupapes de sûreté, au nombre de deux, sont à charge directe et placées sur le corps cylindrique.

Le régulateur est à double siège.

• Les attaches de la chaudière sur le châssis sont les suivantes :
  • A l’avant, la boîte à fumée est fixée aux cylindres doubles BP qui forment entretoises de longerons.
  • Le corps cylindrique est relié au châssis par deux tôles verticales de 12 mm perpendiculaires à l’axe de la locomotive, flexibles, boulonnées d’une part aux entretoises du châssis, et d’autre part à des cornières rivées aux viroles de la chaudière.
  • La boîte à feu repose sur deux entretoises du châssis par un support fixé sur la plaque avant de boîte à feu et par deux talons faisant corps avec le cadre de bas de foyer.

Châssis

• Le châssis se compose de deux longerons en tôle de 28 mm d’épaisseur et de 1,305 m de hauteur fortement entretoisé par :
  • Une entretoise en acier moulé formant renfort de la traverse avant,
  • Le bloc des cylindres BP au-dessus du bogie avant,
  • Une entretoise en acier moulé formant support de glissière de détente (entre 2ème et 3ème essieux),
  • Deux entretoises, l’une entre les 3ème et 4ème essieux, l’autre entre le 4ème et 5ème et supportant le corps cylindrique de la chaudière,
  • Deux entretoises en acier moulé supportant la boîte à feu par l’avant et par l’arrière,
  • Une entretoise en acier moulé au-dessus du pivot de bogie arrière,
  • Une entretoise en acier moulé formant renfort de la traverse arrière.

Les suspensions des essieux accouplés sont conjuguées entre elles à l’aide de balanciers, mais ne sont pas conjuguées avec les suspensions des bogies. Les bogies d’avant et d’arrière sont identiques et du type PLM à rappel par plans inclinés. Leur déplacement maximum est de 80 mm pour permettre l’inscription de la locomotive dans les courbes de 150 m de rayon. Dans le même but d’ailleurs, les boudins des deux essieux couplés centraux ont été amincis de 20 mm.

Mécanisme

La locomotive 242 AT est du type compound à quatre cylindres. Les cylindres d’admission (D = 0,420) sont extérieurs et horizontaux. Ils actionnent le 2ème essieu couplé. Les cylindres de détente (D = 0,630) ne forment qu’un bloc à l’intérieur. Ils sont inclinés de 6° 16’ 38’’ sur l’horizontale. Ils actionnent le 1er essieu couplé. La course commune des pistons est de 650 mm.

Les by-pass sont à commande à main.

La distribution est du système Walschaert simplifié qui est pour ainsi dire généralisé sur les locomotives modernes PLM.

Le réglage est tel qu’à une admission aux cylindres HP de 50 % correspond une admission de 63 % aux cylindres BP.

L’adoption de la distribution simplifiée a permis de donner la forme en Z à l’axe du 1er essieu qui est coudé. Cet axe est du type polybloc en trois morceaux.

Les garnitures de tiges de pistons ont été prévues du genre King avec bagues en alliage AP-3 (plomb 80 et antimoine 20).

Toutefois, la température de surchauffe s’étant révélée très élevée (380°), la durée en service des bagues des garnitures de tiges de cylindres HP eût été trop courte. Aussi, les dernières locomotives construites possèdent elles des garnitures à segments en fonte (type Garex).

Les bagues correspondantes en AP-3 des premières locomotives sont remplacées au cours de l’entretien par des bagues en métal moins fusible actuellement en cours d’essai.

Le graissage des boîtes à vapeur est assuré sur les premières locomotives de la série par un graisseur à condensation à cinq départs, mais, toujours à cause de la forte surchauffe, on a eu recours sur les unités suivantes à un graisseur mécanique à quatre système Lavezzari (une pompe par départ).

La pompe à air est alors graissée par un graisseur indépendant.

Ces locomotives devant assurer la traction des trains de banlieue sans être tournées à la fin de chaque parcours, sont disposées de façon à permettre au mécanicien de conduire le train quel que soit le sens de la marche. Elles ont été munies d’un poste pour la manœuvre des appareils en cas de marche cheminée en arrière.

• Les appareils pouvant être manœuvrés de l’un ou l’autre poste de manœuvre sont les suivants :
  • Régulateur,
  • Changement de marche,
  • Sablière,
  • Frein à air comprimé,
  • Sifflet.

Il n’existe pour le régulateur qu’un seul levier de manœuvre, quel que soit le poste occupé. Le mécanicien enlève le levier de manœuvre du poste qu’il quitte et le place sur le poste qu’il va occuper. Ce déplacement du levier, qui ne nécessite l’emploi d’aucun outil, ne peut s’effectuer que si le régulateur est dans la position de fermeture.

Frein

Les essieux des deux bogies et les quatre essieux couplés sont munis de sabots de frein. La timonerie qui commande les sabots des essieux couplés est entièrement indépendante de la timonerie qui actionne les sabots des bogies. Le rapport de l’effort des sabots au poids sur rail est de 66 % quand les sabots sont usés de 10 mm.

Echappement

L’échappement est du type PLM, c'est-à-dire à trèfle réglable donnant trois jets séparés de section variable.

Sablière

La sablière est à vapeur de type Gresham. Le sablage s’effectue à l’avant des troisième et quatrième essieux et à l’arrière des quatrième et cinquième. Cette sablière est placée sur l’avant du dôme de prise de vapeur et une même tôle d’enveloppe entoure ces deux parties de la locomotive.

Caisses à eau

Les caisses à eau, en tôle de 5 mm, sont disposées de chaque côté. Il n’y a pas de caisse à eau centrale sous l’abri. La locomotive est éclairée électriquement au moyen d’une turbo-dynamo.

Le tableau T1 et les deux diagrammes (figures 4 et 5) donnent les dimensions principales des locomotives 242 AT et permettent la comparaison avec les locomotives 232 BT qui, mises en service en 1913, assuraient depuis cette date le service de banlieue.

Distribution à soupapes

La Compagnie PLM, sollicitée de faire sur ses locomotives un essai de la distribution Lentz à soupapes, décida de profiter de la construction des locomotives 242 AT pour faire l’essai de cette distribution sur cinq locomotives de cette série.

La disposition à cames oscillantes fut adoptée de préférence aux cames rotatives car en cas d’insuccès, il eût été facile, par simple changement des cylindres, de revenir au type normal, la distribution Walschaert pouvant être intégralement adoptée pour la distribution à soupapes.

Le schéma (figure 6) montre d’une façon suffisamment explicite les dispositions essentielles de ce genre de soupapes. Il suffit d’ajouter qu’il y a par cylindre deux soupapes d’admission et deux soupapes d’échappement.

Les cylindres sont en fonte de qualité généralement employée, mais les cames, les leviers intermédiaires, les galets, les axes de galets, les tiges de soupapes et les ressorts sont en acier spécial traité.

Dès leur livraison, ces locomotives montrèrent que la distribution à soupapes est particulièrement avantageuse dans les démarrages et les mises en vitesse.

Les 242 AT à tiroirs s’étaient montrées, dès le début, particulièrement aptes au démarrage rapide, au point qu’on avait pu gagner une minute sur chacun des arrêts fréquents des trains de banlieue. Les locomotives à soupapes ont encore marqué un progrès sur les locomotives à tiroir de la même série.

Le tableau T2 fait ressortir, pour un train de 370 tonnes en rampe de 2,2, les temps nécessaires à trois locomotives différents pour parvenir à la vitesse de 60 km/h.

Nous ajouterons pour terminer que la Compagnie PLM possède actuellement 91 locomotives 242 AT dont cinq à soupapes et qu’elle en a 50 en cours de construction.