Milwaukee Road classe EF-1
Les classes EP-1 et EF-1 du Chicago, Milwaukee, St. Paul and Pacific Railroad, plus connu sous le nom de Milwaukee Road, désignent une famille de locomotives électriques à caisse fermée construites à partir de 1915 par l'American Locomotive Company (Alco), avec un équipement électrique fourni par General Electric (GE). Quarante-deux locomotives doubles sont construites, soit un total de 84 demi-unités. Elles sont destinées aux lignes électrifiées de la Pacific Extension, dans l'ouest des États-Unis[1],[2].
| Exploitant(s) | Milwaukee Road |
|---|---|
| Désignation | EP-1 / EF-1 |
| Surnom | « Boxcab » ; « King of the Rails » |
| Type | locomotive électrique |
| Construction | 1915–1916 |
| Constructeur(s) | American Locomotive Company (mécanique) ; General Electric (équipement électrique) |
| No de série | 10100–10111 (EP-1), puis 10230–10241 (EF-1) ; 10200–10229 (EF-1) |
| Nombre | 42 locomotives doubles, soit 84 demi-unités |
| Transformation | EF-2, EF-3, EF-5, ES-3 et EP-1A |
| Mise en service | 30 novembre 1915 |
| Période de service | 1915–1974 |
| Retrait | 1951–1974, selon les unités |
| Préservation | E50A+B au Lake Superior Railroad Museum ; E57B à Harlowton |
| Disposition des essieux |
AAR : 2-B+B+B+B-2 UIC : (2′Bo)(Bo)+(Bo)(Bo2′) |
|---|---|
| Voie | voie normale |
| Écartement | 1435 mm |
| Alimentation | 3 000 V continu |
| Captage | Caténaire par pantographes |
| Moteurs de traction | 8 moteurs de traction General Electric GE-253-A |
| Puissance unihoraire : | 2566 kW |
| Puissance continue | 2237 kW |
| Effort de traction | 534 kN |
| Ø roues motrices | 1321 mm |
| Masse en service | 256 t |
| Masse adhérente | 203 t |
| Longueur | 34,14 m |
| Empattement rigide | 3,20 m |
| Empattement total | 31,29 m |
| Vitesse maximale |
EP-1 : 97 EP-1A : 113 (à confirmer) EF-1 : 56 (72 après réengrenage) km/h |
Chaque locomotive est constituée de deux demi-unités accouplées dos à dos et exploitées comme un seul engin. Les deux caisses possèdent chacune leur cabine et leurs équipements de traction. Elles sont désignées par les suffixes « A » et « B » et peuvent être commandées ensemble depuis une seule cabine. Le terme anglais « boxcab », qui désigne ce type de locomotive, fait référence à la forme rectangulaire de sa caisse[1],[2].
À l'origine, 30 paires sont affectées au service des marchandises sous la classe EF-1 et numérotées de 10200 à 10229. Les douze autres sont destinées aux trains de voyageurs sous la classe EP-1, avec les numéros 10100 à 10111. Les deux classes sont très proches mécaniquement, mais leurs rapports d'engrenage diffèrent afin de répondre aux besoins des services de fret et de voyageurs[1].
General Electric présente la locomotive comme le « King of the Rails », c'est-à-dire le « roi des rails », dans un film promotionnel muet réalisé en 1915[3].
En 1919, les EP-1 sont converties au service des marchandises et renumérotées de 10230 à 10241 au sein de la classe EF-1. À partir des années 1930, différentes recompositions des demi-unités donnent naissance aux classes EF-2, EF-3, EF-5 et ES-3. Deux paires sont également reconstruites dans les années 1950 pour le service voyageurs, sous la désignation EP-1A[1],[4].
Conception et développement
modifierContexte de l'électrification
modifierAu début du XXe siècle, la Milwaukee Road cherche à améliorer l'exploitation de sa ligne transcontinentale, notamment dans les régions montagneuses de l'ouest des États-Unis. Les fortes rampes, les courbes serrées et les conditions hivernales compliquent l'exploitation des locomotives à vapeur sur plusieurs portions de la Pacific Extension. La compagnie adopte un système d'alimentation par caténaire en courant continu de 3 000 V, avec des équipements électriques fournis par General Electric[2],[5].
L'électrification de la division des Rocheuses relie Harlowton, dans le Montana, à Avery, dans l'Idaho, sur environ 440 miles (708 km). La ligne franchit notamment les montagnes Rocheuses et les Bitterroot Mountains. La compagnie électrifie également une section distincte dans l'État de Washington, entre Othello et la région de Tacoma et Seattle. Cette dernière est mise en service électrique en 1920. La portion séparant Avery d'Othello n'est jamais électrifiée[1],[5].
Les locomotives électriques sont conçues pour transporter des trains lourds sur les rampes de la ligne, tout en réduisant les contraintes liées à la traction à vapeur. Le freinage électrique régénératif constitue également un élément important du projet : lors des descentes, une partie de l'énergie produite par les moteurs peut être renvoyée vers la ligne aérienne, réduisant le recours aux freins mécaniques[2],[5].
Construction et numérotation
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La partie mécanique des locomotives est construite par l'American Locomotive Company, tandis que General Electric fournit les moteurs de traction et les équipements électriques. La série est livrée à partir de 1915 ; les documents techniques mentionnent une période de construction s'étendant sur 1915 et 1916, certaines demi-unités étant achevées au début de 1917[1],[2].
La première paire, numérotée 10200A et 10200B, est livrée en septembre 1915. La locomotive est présentée à Butte, dans le Montana, avant d'effectuer le premier parcours commercial électrique de la Milwaukee Road le 30 novembre 1915. Le train circule à l'est de Butte, en direction du col de Pipestone[1].
Les numéros initiaux sont répartis entre les deux classes :
- **EF-1, 10200–10229** : 30 paires destinées au service des marchandises.
- **EP-1, 10100–10111** : 12 paires destinées au service des voyageurs.
Les suffixes A et B identifient les deux demi-unités d'une même locomotive. Une locomotive portant le numéro 10200 comprend ainsi les sections 10200A et 10200B[1].
Caractéristiques techniques
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Architecture mécanique
modifierChaque locomotive complète est constituée de deux demi-unités semi-permanentes accouplées dos à dos. L'ensemble possède huit essieux moteurs répartis sur quatre bogies moteurs à deux essieux et deux bogies porteurs à deux essieux, un à chaque extrémité. Sa disposition des essieux est décrite selon la classification AAR comme 2-B+B+B+B-2 et, selon la classification UIC, comme (2′Bo)(Bo)+(Bo)(Bo2′)[1],[2].
Les bogies moteurs sont reliés par une articulation à rotule. Les attelages sont fixés aux bogies, ce qui permet de transmettre les efforts de traction et de compression par les structures de roulement. Les bogies moteurs utilisent des châssis à barres extérieures, qui laissent davantage d'espace aux moteurs de traction. Les structures situées aux extrémités sont prolongées pour supporter les bogies porteurs et les chasse-neige installés aux deux bouts de la locomotive[1].
Les roues motrices ont un diamètre d'environ 1 321 mm, contre environ 914 mm pour les roues des bogies porteurs. L'empattement total est d'environ 31,3 m et l'empattement rigide d'environ 3,2 m. La longueur de la locomotive complète est proche de 34,1 m, pour une masse en service d'environ 256 t. La masse portée par les essieux moteurs est d'environ 203 t[1],[5].
Équipement électrique et puissance
modifierChaque locomotive complète reçoit huit moteurs de traction General Electric GE-253-A, soit quatre moteurs par demi-unité. Ces moteurs sont suspendus aux essieux et entraînent les roues par un système d'engrenages. L'alimentation est assurée par la caténaire en courant continu de 3 000 V, captée par des pantographes[2],[1].
Dans son article technique de 1915, A. H. Armstrong indique une puissance nominale de 430 ch par moteur sur une heure et de 375 ch en régime continu. Pour huit moteurs, cela correspond respectivement à 3 440 ch sur une heure et à 3 000 ch en régime continu, soit environ 2 566 kW et 2 237 kW[2].
Des documents techniques ultérieurs attribuent à la locomotive complète des puissances plus élevées, atteignant 4 100 ch sur une heure et 3 340 ch en régime continu. Ces valeurs ne sont pas directement interchangeables avec les puissances nominales de 1915 : les documents ne reposent pas nécessairement sur les mêmes conventions de mesure ni sur le même état du matériel. Il est donc préférable de distinguer les caractéristiques des moteurs d'origine des valeurs publiées ultérieurement[1],[4].
Le rapport d'engrenage est de 4,56 pour les locomotives de marchandises EF-1 et de 2,45 pour les locomotives de voyageurs EP-1. Le premier privilégie l'effort de traction à basse vitesse, tandis que le second permet d'atteindre une vitesse supérieure. Les documents contemporains donnent un effort de traction au démarrage d'environ 120 000 livres-force, soit 534 kN, dans certaines conditions d'adhérence. Des tableaux ultérieurs citent une valeur plus faible, d'environ 103 000 livres-force, soit 458 kN[2],[1].
Les locomotives disposent d'un système de commande multiple dès leur construction. Plusieurs paires peuvent être commandées depuis une seule cabine, ce qui permet d'augmenter la puissance disponible pour les trains les plus lourds. La Milwaukee Road adapte ensuite son système de commande afin qu'une locomotive électrique puisse également commander des locomotives diesel-électriques attelées derrière elle[1].
Le freinage régénératif constitue une caractéristique importante de leur conception. Dans les descentes, les moteurs fonctionnent comme des générateurs et renvoient une partie de l'énergie électrique dans la ligne aérienne. Ce fonctionnement contribue au freinage du train et limite l'utilisation des freins mécaniques sur les longues pentes montagneuses[2],[5].
Différences entre EP-1 et EF-1
modifierLes deux classes sont mécaniquement très proches. Leur principale différence réside dans leur équipement pour le service prévu.
Les EF-1 sont destinées aux trains de marchandises. Leur rapport d'engrenage de 4,56 privilégie l'effort de traction à basse vitesse ; leur vitesse maximale initiale est d'environ 35 miles par heure, soit 56 km/h. Cette limitation est liée aux contraintes imposées aux induits des moteurs de traction à des vitesses supérieures[1].
Les EP-1 sont conçues pour les trains de voyageurs. Leur rapport d'engrenage de 2,45 permet une vitesse d'environ 60 miles par heure, soit 97 km/h. Elles sont également équipées de chaudières au fioul fournissant la vapeur nécessaire au chauffage des voitures, à raison d'une chaudière par demi-unité[2],[1].
En 1919, avec l'arrivée des locomotives voyageurs des classes EP-2 et EP-3, les douze EP-1 sont converties au service des marchandises. Leurs chaudières sont retirées, leurs rapports d'engrenage sont modifiés et elles sont renumérotées de 10230 à 10241 dans la classe EF-1[1].
Dans les années 1950, certaines EF-1 reçoivent un réengrenage permettant une vitesse maximale d'environ 45 miles par heure, soit 72 km/h. Cette transformation vise à maintenir des horaires plus rapides avec les locomotives existantes[1].
Exploitation
modifierLes EP-1 et EF-1 assurent le service sur les sections électrifiées de la Milwaukee Road, principalement sur les lignes montagneuses reliant le Montana à l'Idaho et sur la ligne de l'État de Washington. Les EP-1 transportent des trains de voyageurs jusqu'à leur conversion de 1919 ; les EF-1 sont utilisées en tête de trains de marchandises et pour les opérations nécessitant une forte capacité de traction[1],[6].
Les locomotives peuvent être utilisées en commande multiple lorsqu'une charge importante l'exige. L'exploitation électrique permet de réduire les temps de parcours sur certaines rampes, tout en évitant plusieurs des difficultés rencontrées par les locomotives à vapeur lors des périodes de froid intense ou de fortes chutes de neige[6].
À partir des années 1920, de nouvelles générations de locomotives électriques prennent en charge une partie du service voyageurs. Après leur conversion, les EP-1 deviennent des locomotives de marchandises et rejoignent les EF-1. L'augmentation du tonnage conduit ensuite la compagnie à former des ensembles de trois et quatre demi-unités, puis à moderniser certaines unités pour prolonger leur durée de service[1],[4].
EF-2, EF-3, EF-5 et ES-3
modifierÀ partir des années 1930, l'augmentation du tonnage des trains de marchandises conduit la Milwaukee Road à modifier la composition de ses locomotives. Plutôt que de construire un matériel entièrement nouveau, la compagnie combine plusieurs demi-unités provenant de la flotte existante[1],[4].
EF-2
modifierLes locomotives EF-2 sont formées de trois demi-unités standard accouplées en un seul ensemble. Douze ensembles sont constitués et numérotés de 10500 à 10511, selon une configuration A-C-B.[1]
L'unité centrale, désignée C, conserve initialement sa cabine. Comme la conduite s'effectue depuis l'une des deux extrémités de l'ensemble, cette cabine centrale n'est pas nécessaire à l'exploitation normale. Elle représente toutefois une masse et une longueur supplémentaires[1].
EF-3 et unités « bobtail »
modifierPour réduire la masse de certains ensembles, la Milwaukee Road raccourcit des demi-unités centrales : la cabine, le bogie porteur d'extrémité et la prolongation correspondante du châssis sont supprimés. Ces demi-unités raccourcies sont surnommées « bobtails » en anglais[1].
Lorsqu'une demi-unité raccourcie est placée entre deux demi-unités standard, l'ensemble est classé EF-3. Cette transformation réduit la longueur et la masse de l'ensemble sans supprimer les groupes de traction de la demi-unité centrale. Les données publiées indiquent que les ensembles EF-3 sont environ 23,6 t plus légers qu'une EF-2 utilisant une demi-unité centrale non raccourcie[1].
Lors du nouveau système de numérotation adopté en 1939, les ensembles EF-3 reçoivent les numéros E25 à E36. Les ensembles EF-1 à deux demi-unités standard sont renumérotés dans la série E50 à E73. Les numéros des ensembles ne doivent pas être confondus avec ceux des demi-unités, qui peuvent être réaffectées au cours de leur carrière[1],[4].
EF-5
modifierEn 1951, la Milwaukee Road constitue cinq ensembles EF-5 formés de quatre demi-unités. Leur nombre atteint dix ensembles en service en 1961[1].
Les positions centrales peuvent accueillir différentes combinaisons de demi-unités standard et de « bobtails », en fonction du matériel disponible. Les EF-5 sont donc des ensembles recomposés à partir des éléments existants, et non des locomotives dont toutes les configurations sont identiques[1].
Les ensembles à quatre demi-unités disposent de davantage de moteurs de traction et peuvent transporter des trains de marchandises plus lourds. Les caractéristiques publiées pour les EF-5 indiquent une masse en service d'environ 512 t et une puissance correspondant à quatre groupes de traction, selon les conventions de puissance utilisées dans les documents de la Milwaukee Road[1].
ES-3
modifierLes recompositions de la flotte laissent certaines demi-unités sans compagnon. L'une d'elles, initialement numérotée 10211B, est conservée seule pour les manœuvres lourdes et reçoit la désignation ES-3. Elle porte plus tard le numéro E57B[1].
E57B est employée à Harlowton, dans le Montana, où elle assure des manœuvres sur la partie orientale du réseau électrifié. Elle demeure en service après le retrait de la majorité des locomotives de sa génération, souvent accompagnée d'une demi-unité raccourcie de type « bobtail »[1].
Son utilisation comme locomotive de manœuvre montre que certaines demi-unités pouvaient continuer à servir localement alors qu'elles n'étaient plus nécessaires aux trains de ligne. E57B est aujourd'hui préservée à Harlowton[1].
EP-1A
modifierEn 1953, deux paires de locomotives EF-1 sont reconstruites pour le service voyageurs sous la classe EP-1A. Elles doivent renforcer les locomotives voyageurs plus anciennes sur la ligne électrifiée de la région de Puget Sound, dans l'État de Washington[1],[4].
Les deux paires concernées sont E69A/B et E28A/B. La première est reconstruite sous les numéros E22A/B ; la seconde devient E23A/B.[1]
Les transformations comprennent l'installation de générateurs de vapeur pour le chauffage des voitures, de bogies récupérés sur des locomotives à vapeur de type Hudson, ainsi que de rapports d'engrenage adaptés à des vitesses plus élevées. L'avant de la caisse de l'unité E22A reçoit également un traitement esthétique destiné à lui donner une apparence plus profilée[1].
Les deux paires adoptent une livrée inspirée de celle de l'Union Pacific, avec une caisse jaune *Armour Yellow*, des toits gris et des filets rouges. Après reconstruction, leur puissance est donnée pour environ 4 500 ch dans les documents secondaires consacrés à cette transformation[1].
Les EP-1A assurent le service voyageurs jusqu'en 1961. Les unités E23A/B sont ensuite renumérotées E22D/C et regroupées avec E22A/B pour former un ensemble EF-5 à quatre unités. En 1966, E22C est détruite lors d'un accident. Les trois unités restantes continuent à fonctionner ensemble avant leur retrait et leur mise à la ferraille en 1973[1].
Retrait du service
modifierLes retraits commencent au début des années 1950. En 1951, les ensembles E51A+B et E68A+B sont retirés du service. Deux unités appartenant à un ensemble EF-2 sont ensuite retirées en 1954. Le reste de la flotte demeure utilisé jusque dans les années 1960, avant que son vieillissement ne provoque des retraits plus nombreux[1].
Les ateliers prolongent la durée de vie des locomotives par des réparations et des remises en état successives. Les demi-unités sont parfois échangées entre les ensembles sans que leur numéro ne suive nécessairement la caisse, ce qui complique la reconstitution de l'historique individuel de certains exemplaires[1],[4].
La plupart des locomotives restantes sont retirées à la fin de 1973. E57B et une demi-unité de type « bobtail » restent cependant en service pour les manœuvres à Harlowton jusqu'en juin 1974, lorsque l'exploitation électrique de la division des Rocheuses prend fin[1].
La fin de cette exploitation met un terme à près de six décennies d'utilisation des locomotives électriques de cette génération. Les EF-1 et leurs dérivées ont ainsi connu une carrière prolongée grâce aux reconstructions successives et à la réutilisation de leurs demi-unités[1],[7].
Préservation
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La paire E50A+B, anciennement 10200A+B, au Lake Superior Railroad Museum de Duluth, photographiée en 2017.
La demi-unité E57B, anciennement 10211B, préservée à Harlowton, dans le Montana.
Deux éléments de la flotte ont survécu à la mise à la ferraille de la plupart des locomotives.
La paire E50A+B, initialement numérotée 10200A+B, correspond à la première locomotive de la série. Elle est donnée au Lake Superior Railroad Museum de Duluth, dans le Minnesota, en 1977. Elle constitue un témoignage de la première génération des locomotives électriques de ligne de la Milwaukee Road[1],[8].
La demi-unité E57B, auparavant numérotée 10211B et classée ES-3 dans sa configuration de fin de carrière, est exposée à Harlowton, dans le Montana. Elle y a été employée comme locomotive de manœuvre jusqu'à la fin de l'exploitation électrique. Elle est également conservée à l'état statique[1].
Aucune locomotive de cette famille ne demeure en exploitation. Les deux éléments préservés illustrent la conception originale des locomotives doubles ainsi que les transformations successives qui ont prolongé la durée de vie de certaines demi-unités[1].
Notes et références
modifier- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 (en) « Milwaukee Road's Boxcab Electrics (EP-1/EF-1): History, Specs, Classes », sur American-Rails.com (consulté le )
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (en) A. H. Armstrong, « The Electrification of the Puget Sound Lines of the Chicago, Milwaukee & St. Paul Railway », General Electric Review, , p. 5–9 (lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) « King of the Rails », sur General Electric (consulté le )
- 1 2 3 4 5 6 7 (en) Noel T. Holley, The Milwaukee Electrics, Edmonds, Washington, Hundman Publishing Company,
- 1 2 3 4 5 (en) « Electrification of 440.5 Miles of the St. Paul : A Description of the New Construction Work on Four Entire Engine Districts with Heavy Mountain Grade », Railway Age Gazette, vol. 59, no 16, , p. 683–689 (lire en ligne, consulté le )
- 1 2 (en) W. D. Bearce, « The Electrification of the Mountain District of the Chicago, Milwaukee & St. Paul Railway », General Electric Review, (lire en ligne, consulté le )
- ↑ (en) William D. Edson, « Milwaukee Road Locomotives », Railroad History, Boston, Massachusetts, Railway and Locomotive Historical Society, vol. 136, , p. 110–113 (JSTOR 43523967)
- ↑ (en) « Milwaukee Road 2-unit boxcab electric », sur Wikimedia Commons (consulté le )
Bibliographie
modifier- (en) Noel T. Holley, The Milwaukee Electrics, Edmonds, Washington, Hundman Publishing Company,
- (en) Clint Chamberlin, « Milwaukee Data 5 », sur North East Rails (consulté le )
- (en) William D. Edson, « Milwaukee Road Locomotives », Railroad History, Boston, Massachusetts, Railway and Locomotive Historical Society, vol. 136, , p. 110–113 (JSTOR 43523967)
- (en) Electrification, Chicago, Illinois, Central Electric Railfans' Association, (ISBN 0-915348-16-0)