Le Chemin de fer atmosphérique

D'origine anglaise, cette technique ne fut utilisée que deux fois, en Irlande entre Kingston et Dalkey en 1841 puis entre le Pecq et St Germain. Après l'expérience irlandaise la presse anglaise écrivait :

[...]
Le train glisse sur les rails presque sans qu'on s'en aperçoive; point de fumée, point de bruit comme dans les chemins de fer à vapeur. Les mécaniques pour modérer le mouvement sont suffisantes; on a arrêté à Dalkey avec la plus grande facilité. Le succès complet de cette expérience prouve que la pression de l'air atmosphérique peut être employée aux chemins de fer.

Almanach général des villes et campagnes, 1841

Un anglais, Clegg en avait dressé le plan en 1839. L'ingénieur français Vignolles la mit en pratique. Mais elle ne fut utilisée que durant quelques années, vite rendue obsolète par les progrès rapides de la traction à vapeur.

Prolonger la ligne du Pecq jusqu'à St-Germain devenait urgent, mais posait de nombreux problèmes. Aucune locomotive d'alors ne pouvait gravir une telle pente (35 millimètres par mètre). Il fallait en outre retracer la ligne, construire deux ponts sur les routes, un pont sur la Seine, un viaduc, un tunnel sous la Terrasse, une tranchée et un autre tunnel, afin de ne pas nuire à la perspective du parterre par une ligne de niveau. La Compagnie ne voulait et ne pouvait pas s'engager dans de pareilles dépenses.
Le problème fut résolu techniquement par l'adoption du nouveau système de traction, à peine essayé en Irlande, inédit en France, le chemin de fer atmosphérique. Et enfin, la Compagnie s'engagea à couvrir le surplus des dépenses quand les Chambres auraient voté une subvention de 1.800.000 frs pour participer à cet essai, et la ville de Saint-Germain assuré une allocation de 200.000 frs pour en profiter.
La loi fut votée le 5 août 1844. Les travaux commencèrent le 15 avril 1845, dirigés par Eugène Flachat, ingénieur de la Compagnie. Ils furent achevés en deux ans le 15 Avril 1847. Le chemin de fer arrivait sur la place même du Château.
En fait, la prolongation de la ligne du Pecq au centre de la ville avait essentiellement le caractère d'une expérimentation. Il s'agissait de trouver le moyen de gravir les rampes sur rail, et d'éprouver la valeur du système atmosphérique
qui reposait sur la combinaison de plusieurs éléments.

  • Un tube fermé aux deux extrémités par deux soupapes (entrée et sortie) dans lequel coulissait un piston portant une tige de connexion;
  • relié au piston par cette tige le moment venu, un wagon directeur qui faisait office de locomotive;
  • des pompes pneumatiques chargées de faire le vide dans le tube en avant du piston, le déplacement de ce dernier étant obtenu sous l'effet de la pression atmosphérique exercée sur sa partie arrière.

Le tube, à demi enterré dans le sol, était constitué par une série de 850 tuyaux de fonte de 63 cm de diamètre, emboîtés les uns dans les autres. Une fenêtre aménagée dans sa partie supérieure permettait le passage de la tige de connexion reliant le piston propulseur au wagon directeur. Cette fente était obturée par un joint-soupape.


Le wagon-directeur sur son tuyau à piston (T. Delangle graveur).

Parvenu au terminus du Pecq, la locomotive à vapeur abandonnait sa rame qui était amenée par treuil sur la voie de départ avec, en tête, un wagon-directeur. Six minutes avant le départ, la machinerie actionnant les pompes était mise en route à Saint-Germain. Le vide était obtenu en 4 minutes environ. On ouvrait alors la soupape d'entrée pour mettre le piston en marche et la rame était ainsi “aspirée”. A 200 mètres environ de la gare de St-Germain, après franchissement de la soupape de sortie, le convoi terminait sa course grâce à la vitesse acquise. Pour le retour, un treuil permettait d'approcher le convoi du début de la rampe et on laissait à la force de gravité le soin de faire le reste; mais un vigoureux ralentissement était assuré par le frein à huit sabots sans lequel la rame aurait atteint plus de 70 km/h en fin de descente!
Adolphe Johanne, en 1856, en a donné une description assez précise:

Au lieu de chercher le principe de la force motrice dans la tension de la vapeur comme dans les chemins de fer ordinaires, on la tire de la pression de l'air. On sait que le poids de l'atmosphère sur une surface équivaut à une colonne d'eau de 32 pieds de haut, ou à une colonne de mercure de 28 pouces, d'un diamètre égal à cette surface.
Imaginons maintenant que, pour utiliser cette force, on établisse entre deux rails de chemin de fer un long tuyau ouvert à ses deux extrémités; si l'on place à l'un des bouts du tuyau un disque ou piston qui s'adapte bien à la capacité inférieure et puisse y glisser facilement et si, par un moyen quelconque, on fait le vide, c'est-à-dire l'on aspire l'air à I'autre bout du tuyau,le piston engagé, pressé sur une de ses faces par tout le poids de l'atmosphère et rencontrant sur l'autre face une tension atmosphérique moindre, sera nécessairement poussé du côté où s'exerce la moindre résistance, et si l'aspiration de l'air continue, il parcourra toute longueur du tuyau, toujours chassé par le poids de l'atmosphère. La force développée dépend de la grandeur de la surface du piston et du degré de vide opéré. Or le vide le plus parfait qu'on puisse réaliser dans un tube de chemin de fer atmosphérique est estimé aux deux tiers de la colonne de mercure qui mesure la pression atmosphérique.
Tel est le principe du système atmosphérique. L'application présentait de grandes difficultés.
Un des premiers moyens qui s'offrait à l'esprit était de faire circuler les voyageurs eux-mêmes dans l'intérieur du tube ou tuyau. Il a été essayé, mais il avait peu de chances de réussite. Ce procédé abandonné, le problème à résoudre consistait à transmettre le mouvement du piston placé dans le tube à des wagons placés extérieurement. Ce problème, qui d'abord semblerait insoluble, a été réalisé. Pour arriver à ce résultat, il a fallu pratiquer à la partie supérieure du tube, et dans toute son étendue, une ouverture longitudinale qui est destinée à laisser glisser une tige rattachée d'une certaine façon au piston et fixée à l'un des wagons du convoi. Mais cette fente devait être hermétiquement fermée en avant du piston dans la partie du tube où l'on fait le vide. Cette fente longitudinale a donc été bouchée à l'aide d'une lanière en cuir continue, consolidée par des lames de fer, fixée par l'un de ses bords au tube et formant charnière, de manière à pouvoir être soulevée par l'autre bord et à livrer passage à la tige d'attelage dont on vient de parler, tige recourbée au lieu d'être verticale, afin de pouvoir glisser sans que la charnière de cuir soit trop ouverte. Un mélange gras contribue à souder pour ainsi dire le cuir à la rainure.
Ces diverses dispositions du mécanisme exposées, pour en comprendre le jeu il faut maintenant concevoir le piston moteur, non plus comme un simple disque, mais comme un ensemble de différentes pièces distribuées dans une certaine étendue sur une même tige: en avant, c'est-à-dire du côté où l'air est aspiré est le piston proprement dit, garni de cuir sur son contour et s'appliquant sur les parois intérieures du tube, enduites d'une couche de graisse.
Derrière le piston, et fixés sur la même tige que lui, viennent plusieurs galets, ou petites roues pleines, destinés à soulever la lanière en cuir formant soupape, et à la maintenir suffisamment ouverte pour livrer passage à la tige d'attelage. A mesure que le piston s'avance, l'air extérieur rentre derrière lui par la soupape que soulèvent les galets tandis qu'au contraire, sur son autre face, il est en contact avec la partie du tube où se fait incessamment le vide sons l'action de la machine aspirante.
Il n'y a qu'un seul tube placé sur la voie, et servant à la montée. Pour descendre, le convoi est d'abord remorqué au moyen d'une corde qui s'enroule sur un treuil mis en mouvement par la machine à vapeur; puis, quand l'impulsion lui est communiquée, on lâche la corde de remorque et il descend la pente, emporté par son propre poids; des freins servent au besoin à modérer la vitesse. En descendant, le wagon directeur remporte tout l'appareil du piston et des galets, qui a été retiré de l'extrémité du tube à Saint-Germain, et il le dépose à la station du bois du Vésinet, afin qu'on le replace à l'autre extrémité du tube pour fournir une nouvelle course ascensionnelle.
Quand le convoi s'arrête dans la gare de Saint-Germain, il faut gravir un escalier qui monte sur la place du Château. Au sortir du bâtiment où se distribuent les billets pour le départ, on trouve des voitures et des omnibus.

Adolphe Joanne, Le Chemin de fer de St-Germain, 1856

A Saint-Germain, le bâtiment abritant la machine à vapeur qui actionnait les pompes pneumatiques était situé au bord de la tranchée du chemin de fer séparant le Parterre de la Forêt. Sa haute cheminée dominait les futaies. On pouvait visiter les appareils que l'on mettait en mouvement quelques instants avant l'arrivée du convoi.
Dans le projet primitif, pour l'exécution duquel les chambres avaient voté la subvention de 1 800 000 frs et la ville de Saint-Germain donné 200 000 frs, le chemin atmosphérique devait fonctionner depuis la station de Nanterre jusqu'à Saint-Germain. Les bâtiments destinés à recevoir les machines pneumatiques avaient été construits à cette station et à celle de Chatou, mais ils n'ont jamais servi. Ils furent partiellement détruits lors d'une émeute en 1848. La voie atmosphérique ne fut mise en service que depuis l'entrée de la forêt du Vésinet, à l'emplacement de l'actuelle gare Le Vésinet-Le Pecq.

Pont et Viaduc du Pecq (1856)

Elle franchissait la Seine sur un double pont séparé par un remblai de 10 mètres, élevé sur l'île de la Corbière. Après le pont, elle rencontre un viaduc courbe, présentant une rampe inclinée de 35 millimètres par mètre, et ayant 20 arches dont la plus haute est à 23 m 50 au-dessus du sol. Les fondations des piles du viaduc ont offert de grands obstacles à vaincre à cause du sol argileux et tourbeux qu'on a rencontré. Un énorme remblai qui succède au viaduc conduit à un souterrain de 305 mètres passant sous la Terrasse.

Le système atmosphérique, d'un fonctionnement compliqué n'était pas sans danger: en 1858, les freins ayant lâché, un train dévala la côte et vint percuter une locomotive. Il y eut trois morts et une vingtaine de blessés. Dispendieux, infidèle, souvent insuffisant, et donc dangereux il ne fut pourtant remplacé que le 3 juillet 1860 par des locomotives spéciales, et d'une puissance exceptionnelle, pour l'époque, bien entendu.

  • Les Environs de Paris illustrés, Adolphe Joanne, Hachette, Paris, 1856.
  • Le Chemin de fer de St Germain en Laye, Louis Moret, 1927.
  • Les Trains de banlieue (Tome 1, 1837-1938) Bruno Carrière, 1997.
  • Le Bulletin de La Mémoire de Croissy, n°24, juin 2005.

© Société d'Histoire du Vésinet, 2005