Du chemin forestier au chemin de fer

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 Origine des voies ferrées

Les premières voies de mine en bois au XVI^e siècle

Abstraction faite des ornières taillées dans la pierre au cours de l’Antiquité, les premiers précurseurs de nos chemins de fer actuels firent leur apparition dans des mines allemandes où deux rangées de poutres en bois étaient alignées en vue de permettre la circulation de wagonnets de charbon sur un sol cahoteux. Nous en trouvons des témoignages dans l’ouvrage « Cosmographie universelle » édité à Bâle en 1550, qui contenait une gravure (fig. 16) d’une mine à Leverthal (Alsace), où un mineur pousse un wagonnet sur des poutres en bois.

Nous trouvons également dans le traité « Re Metallica » (publié en 1556 par le physicien allemand Agricola) une gravure représentant un homme poussant un wagonnet sur une voie en bois (voir fig. 17).

Une autre représentation datant du XVI^e siècle nous montre une voie et un wagonnet en bois utilisés au XVI^e siècle dans les mines souterraines : les roues primitives étaient munies d’un double boudin conique (voir fig. 18).

Des voies en bois auraient également existé au XVIéme siècle dans les mines de Nottingham en Angleterre : une gravure datant de 1556 (fig. 19) conservée au Science muséum à Londres, représente un wagonnet de mine, dont le châssis inférieur est équipé d’une longue cheville guidant le wagonnet entre deux poutres en bois.

Les voies en bois aux 17^e et 18^e siècles

Les wagons à traction chevaline servant au transport de charbon entre la mine et les quais de chargement, circulaient dans des ornières cahotantes et fangeuses tracées dans des chemins de terre non empierrés.

Pour remédier à cet état de choses, Beaumont fit placer en 1620 des voies en bois pour le transport du charbon à traction chevaline entre la mine de New Castle et le quai de chargement sur la Tyne. Grâce à ces poutres en bois brut, la surface portante augmentait et le niveau de la pression unitaire baissait (fig. 20).

Les poutres en bois étaient néanmoins sujettes à une usure rapide et devaient fréquemment être remplacées, surtout dans le cas des traverses en chêne. Pour faciliter la réparation et le remplacement de la voie, on en arriva très vite à clouer une deuxième poutre sur la première. C’est ainsi que la couche de ballast pouvait donc être d’une certaine façon renforcée, ce qui limitait les dégâts provoqués aux traverses par les sabots des chevaux. On comprendra aisément que sur ces rails en bois les roues des wagonnets tombaient plus d’une fois à côté des poutres longitudinales avec toutes les conséquences dommageables et la mauvaise humeur qui en résultaient. En 1734, Ralph Allen pourvut les roues métalliques de ces wagons d’un large boudin, afin d’assurer un meilleur guidage des wagons plats servant au transport de pierres vers l’Avon (Bath).

Toujours dans cette même optique, en 1738, dans les mines de charbon de Whitehaven, on fixa des lattes en bois perpendiculairement au rebord extérieur des poutres longitudinales. En même temps, de minces plaques en fonte furent clouées sur les madriers afin de diminuer le frottement et prévenir une usure rapide (fig. 21).

Trente ans plus tard, en 1767, Richard Reynolds réussit à combiner guidage et chemin de roulement dans les mines de Coalbrookdale en posant des profilés de fonte en forme de U sur les poutres de bois longitudinales (fig. 22).

Remarques

• A l’exception de la voie de Ralph Allen, le guidage n’était généralement assuré que par la forme de l’ornière elle-même, les wagons utilisés pouvaient donc continuer à l’être sur des routes ordinaires.
• Au début du XVIII^e siècle, le rail aurait fait son entrée en France de manière plutôt saugrenue : un dessin datant de 1714, « Le jeu de la roulette » conservé aux « Archives nationales » à Paris (fig. 28), montre des voies en bois - lesquelles sont aisément reconnaissables - mais on ne sait si la voiture était munie de roues ou d’un patin.

  

Le dessin représente déjà une plaque tournante : elle était probablement en usage dans les mines souterraines.

Les premiers rails en fer autoportants

En 1776, dans une mine de charbon de Sheffield, Curr fixa directement sur des traverses en bois des cornières en fonte auto portantes à bord de guidage vertical : ces cornières (longues de 1,83 m) ont été fondues par James Outram, qui a probablement donné son nom au tramway.

Etant donné que les traverses en bois semblaient n’offrir qu’une faible résistance aux lourdes charges, aux conditions atmosphériques et aux dégâts provoqués par les sabots des chevaux, elles furent bientôt remplacées par des blocs de pierre (fig. 24).

C’est sur ce genre de voie du type Curr, que Trevethick essaya en 1803 à Coalbrookdale, la première locomotive à vapeur (à roues sans boudin) circulant sur voie ferrée (après qu’il fut démontré lors d’un précédent essai dans les rues de Cambori en 1801, que les locomotives à vapeur étaient trop lourdes pour circuler sur des routes ordinaires).

Les voies ferrées à guidages verticaux faisant saillie au-dessus de la surface de roulement offraient toujours l’inconvénient de provoquer l’accumulation de pierres ou de détritus, si bien que la voie devait constamment être nettoyée. En 1789, Jessop construisit à Loughborough une voie équipée de petits rails en fonte avec saillie de 3 pieds de long chacun, avec un champignon renforcé qui servait de surface de roulement. Les premiers rails Jessop étaient des rails au profil uniforme dans le sens de la longueur et comportant à leurs extrémités des patins moulés de fixation sur les blocs d’appui (fig. 25).

Pour les besoins du guidage, les roues étaient pourvues d’un boudin : les voitures de chemin de fer, ainsi équipées ne pouvaient plus bien entendu être utilisées sur des routes ordinaires et inversement, des voitures ordinaires ne pouvaient plus circuler sur une voie de ce type. L’évolution des chemins de fer était désormais totalement indépendante de celle des routes ordinaires.

Les premiers rails en fonte se brisaient fréquemment, le plus souvent en leur milieu ou au niveau du patin moulé : pour y remédier, on utilisa à partir de 1816 le rail dit « en ventre de poisson » (fig. 26) dont la partie verticale était élargie au milieu et les patins moulés étaient remplacés par des patins indépendants dans lesquels les rails étaient fixés par des boulons. Les rails en fonte en ventre de poisson se brisaient encore très souvent et devaient être remplacés par milliers chaque année. Il est vrai que l’on avait déjà réussi en 1780 à fabriquer du fer forgé - beaucoup plus résistant mais il coûtait deux fois plus cher que la fonte.

Bien que les voies en fer forgé fussent plus économiques que les voies en fonte - beaucoup plus fragiles - en raison de leur durée de vie plus longue, ce sont encore celles-ci dont on fit un usage exclusif pendant une vingtaine d’années : lors de la pose de la ligne Stockton -Darlington en 1825, il a fallu toute la force de persuasion de Stephenson pour construire la ligne pour moitié avec des rails en fer forgé et pour moitié avec des rails en fonte.

En 1830, Stephenson utilisa exclusivement des rails en fer forgé pour la construction de la ligne Manchester - Liverpool. La plus grande résistance du fer forgé permit finalement de remplacer les rails en ventre de poisson par des rails au profil uniforme, qui pouvaient être fabriqués par laminage.

Evolution ultérieure de la voie

En 1832, Stewens mit au point en Amérique, le rail dit « à champignon et à semelle » dont la forme générale a été conservée jusqu’à nos jours (fig. 27) : ces rails possédaient une semelle plate par laquelle ils étaient fixés au moyen de crampons sur des traverses en bois qui éclipsèrent à nouveau les dés en pierre, d’abord en Amérique où le bois était abondant, progressivement ensuite en Europe.

Ces rails furent introduits vers 1836 en Angleterre par Vignole qui leur donna son nom.

Le rail Vignole devait être perfectionné au cours des ans :

• la hauteur du rail et du champignon augmenta en raison de l’accroissement des charges ;
• les clous de fixation furent remplacés par des tirefonds ;
• des rails de plus en plus longs furent laminés, on utilisa des « éclisses » pour réunir les extrémités de deux rails ; le dessous du champignon est entaillé plus profondément en vue d’obtenir un bon serrage des éclisses entre le champignon et le patin.

Le rail à double champignon fut conçu en 1838 (fig. 23) ; à l’origine, les champignons étaient de même grandeur, par la suite le rail fut doté d’un champignon supérieur de plus grande dimension : le but poursuivi, à savoir la réutilisation du rail par retournement sur sa partie inférieure après usure du champignon supérieur, ne put toutefois être atteint, parce que les coussinets laissaient des empreintes telles, que le champignon inférieur ne pouvait plus être utilisé comme chemin de roulement. Ils connurent toutefois une large application en Angleterre pendant quelques années.

Les premiers rails du réseau ferroviaire belge

Lors de la construction du réseau ferroviaire belge, on utilisa d’abord des rails en fonte en ventre de poisson de 4,57 m de longueur, reposant sur des coussinets en fonte et fixés sur des traverses en bois blanc non imprégné (lors de certaines fouilles, notamment à l’AC Malines, on a néanmoins retrouvé des dés de pierre sur lesquels étaient fixés des rails avec coussinets : cela laisserait supposer que les dés de pierre étaient encore utilisés à l’origine pour les voies latérales et les voies d’atelier).

En 1838, le rail en fer laminé à bord inférieur droit fit son apparition et les traverses en bois blanc qui pourrissaient rapidement furent remplacées par des traverses de bois à durée de vie plus longue. En 1840, on utilisa occasionnellement du rail à double champignon, mais pour les raisons décrites plus haut, on ne s’en servit plus par la suite. A partir de 1856, on utilisa le rail Vignole à crampons de fixation ; ceux-ci furent remplacés par des tirefonds en 1882. Pendant ce temps, la longueur des rails fut progressivement portée à 6 m.

Les chemins de fer industriels à traction chevaline en Belgique avant 1835

Projet Charleroi - Bruxelles

En 1816, on projeta de creuser un canal entre Charleroi et Bruxelles afin de promouvoir le transport de charbon à destination d’Anvers et des Pays-Bas. En 1821, John Cockerill discuta avec Thomas Gray de Nottingham, qui séjournait temporairement à Bruxelles, des avantages qu’offrait le chemin de fer ; ils adressèrent une requête au roi Guillaume des Pays-Bas en vue de construire en lieu et place d’un canal, un chemin de fer à traction chevaline.

En 1829, J. Cockerill proposa également de construire un chemin de fer entre Liège et Anvers pour assurer ainsi une liaison Escaut -Meuse.

Aucun des deux projets ne fut provisoirement mis à exécution en raison de la révolution.

Grand Hornu

En avril 1829, on entama la construction d’une ligne de chemin de fer de 1,8 km de longueur à traction chevaline entre la mine du Grand Hornu et le canal Mons-Condé : la voie avait un écartement de 0,9 m et reposait sur des pierres d’appui.

L’inauguration eut lieu en mai 1830. Le nombre de chevaux nécessaires passa de 150 à 25, ce qui provoqua un grand émoi au sein de la population qui prit part à la « révolution des charretiers » : des dizaines de travailleurs des villages environnants détruisirent le chemin de fer et pillèrent les ateliers, les bureaux, ainsi que l’habitation du directeur, M. Degorge.

Grâce à l’intervention de Charles Rogier du Gouvernement provisoire, tout rentra dans l’ordre : le chemin de fer fut reconstruit et les locomotives vinrent remplacer les chevaux vers 1835.

Bois du Luc

Le Conseil d’administration des mines du Bois-du-Luc décida vers la fin de 1830 de construire dans les galeries de la mine un chemin de fer de 1,600 km de longueur constitué de rails en fer forgé, sur le modèle de ceux utilisés dans les mines « La Baule » à Quaregnon.

Quelques prix :

• wagonnet avec roues en fonte : 39,57
• 1 m de rail en fer forgé avec traverses : 3,74

En mai 1831, De Ridder conçut pour la même société de mines un chemin de fer en surface entre les mines d’Houdeng et le canal à Mons mais le projet ne fut pas exécuté, suite à l’opposition des autres mines sur le territoire desquelles devait passer la voie ferrée.

Haut et Bas Flénu

En septembre 1833, une autorisation fut accordée pour l’établissement d’une voie ferrée de 3,5 km de longueur entre les mines du Haut et Bas Flénu à Jemappes. La ligne fut achevée en 1837.

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