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Consommations des anciens trains vapeur

Tout sur le chemin de fer réel !

Modérateur: MOD

Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Mer 10 Oct 2018, 17:14 
Bonjour,
J'en suis venu à me demander quelle pouvait bien être la consommation (du style : tant de L d'eau / km, tant de Kg de charbon / km) des locomotives à vapeur qui circulaient en France... à l'époque de la vapeur.
Et je ne trouve que très difficilement des informations très éparses (il y en a sur certains fils de discussion de ce forum).
J'en arrive à des ordres de grandeur tels que 10-30 Kg (charbon) / Km et 50-100 L (eau) / Km.
Est-ce que vous connaitriez des documents / sites / institutions qui auraient plus ou moins compilé ce genre de données, en fonction des types de machines ? Ou sinon, quelle serait, selon vous, une façon efficace d'effectuer une recherche de ces informations ?
André49
 
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Mer 10 Oct 2018, 18:35 
Pour une 141 R charbon, par exemple, il faut compter en moyenne 35kg de charbon/km. Pour une R fuel environ 30 l de fuel/km.
Pour les deux types de R, la consommation d'eau en moyenne est de 120 litres/km.
Toutes ces consommations sont moyennes et varient bien sûr en fonction des tonnages remorqués, des déclivités des lignes empruntées et de la manière de mener les locomotives.
Morvandiau
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Mer 10 Oct 2018, 18:41 
André49 a écrit:J'en suis venu à me demander quelle pouvait bien être la consommation (du style : tant de L d'eau / km, tant de Kg de charbon / km) des locomotives à vapeur qui circulaient en France... à l'époque de la vapeur.
Et je ne trouve que très difficilement des informations très éparses (il y en a sur certains fils de discussion de ce forum).


Un recherche avec le moteur de recherche le plus répandu et les arguments "locomotive + vapeur + consommation"
me chalute environ 248.000 résultats.

Je suis sûr qu'il y en a déjà quelques uns de parfaitement exploitables sur les vingt premières pages proposées.

Christophe PC
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Christophe PC
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 11:00 
Je suis sûr qu'il y en a déjà quelques uns de parfaitement exploitables sur les vingt premières pages proposées


Oui, tout à fait ! Ce qui reste donc, ainsi que je disais, "très épars"... Mais j'y regarde.
André49
 
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 14:29 
Bonjour,

Les consommations annoncées plus haut me paraissent exagérées car cela reviendrait à dire qu'une machine équipée d'un tender de 30 m3 n'avait que 250 km d'autonomie en eau et 200 km si on se base sur une capacité de 7 t de charbon.

D'autre part il aurait fallu que les injecteurs aient une capacité de 12 m3/h pour une locomotive roulant à 100 km/h.

Je ne l'ai pas sous la main actuellement mais dans le livre du regretté Jean GILLOT sur les locomotives de l'Est, les différentes consommations sont indiquées.
On peut également se reporter aux rapports d'essais du banc de Vitry.


Cordialement
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sully091
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 14:45 
Bonjour tous,

Les consommations énoncées plus haut sont peut-être un peu élevées mais restent dans le raisonnable.
Les 141 R, d' excellentes machines au demeurant, ont probablement été les plus gourmandes de France eu égard à leur puissance ramenée à leur surface de grille.
La comparaison avec les 141 P , leurs rivales de la même époque, est clairement en faveur de ces dernières.
Le compoundage "à la française" saupoudré d' un peu de Chapelon est bien présent.
Faudrait que je retrouve mes chiffres...
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Jielcé76
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 16:22 
Bonjour !
On admet(tait) en général qu'en moyenne, une vapeur consommait 8 kg de vapeur par ch/h indiqué. Et que ces 8 kg de vapeur demandaient en gros 1,2 kg de charbon pour être produits. Sur un express lourd en plaine, on peut estimer que la puissance moyenne indiquée était de l'ordre de 1200 à 1500 ch (avec des pointes à 2500, mais aussi des "creux" liés aux sections planes... ou en descente). Soit, environ, 9,6 t à 12 t d'eau/h pour 1,44 à 1,8 tonnes de charbon. Pour une vitesse moyenne de 90 km/h, on retrouve, sensiblement 100 à 120 l d'eau/km et 15 à 20 kg de charbon.
Ce qui est tout à fait cohérent avec les pratiques réelles. Quelques exemples :
- A la mise en service des 241 P sur l'Est, on affectait préférentiellement aux trains les plus durs les grosses P munies d'un tender 36 P, car le "rab" de 2 mètres cubes par rapport aux 34 P "standard" permettait de garantir que le parcours de Paris à Bar-le-Duc (254 km) où avait lieu soit la prise d'eau soit accompli sans mettre le tender à sec !
- Toujours sur l'Est, l'arrêt des express Paris-Mulhouse-Bâle à Troyes était systématiquement calculé à 6 minutes au moins. Ceci pour permettre de refaire de l'eau après seulement 166 km de trajet (la ligne 4 est assez accidentée et demandait beaucoup aux machines). De fait, sans la prise d'eau, la machine aurait dû atteindre Chaumont (262 km) pour étancher sa soif.. Ce qui avec les 34 m^3 (ou 35 pour les 241 A) du tender aurait pu s'avérer très juste... Seules les 231 K affectées au rapide 41 pouvaient pousser sans refaire d'eau, mais avec 250 tonnes seulement au crochet et 37-38 m^3 d'eau dans le tender (ou les 230 K carénées, encore moins puissantes, et 35 m^3 dans le tender).
-En marchandises lourds, c'était évidemment bien pire ! Car la basse vitesse des trains lourds faisait que le km durait longtemps... Les 141 R qui descendaient les trains de charbon vers Paris s'offraient souvent deux ou trois "pauses-bistrot" entre le Nord et la capitale (200-250 km en gros, et 30 m^3 d'eau dans le tender). il est vrai que les "R" n'étaient pas aussi économiques que les compound françaises (dans la réalité des chiffres, 20 à 30 % en plus).
Donc... 250 km "en eau" est déjà une autonomie respectable pour une vapeur, l'autonomie en combustible étant moins critique (600 à 1000 km pour les "fuel").
Ca peut, je reconnais, paraître gargantuesque...mais n'oublions pas que le rendement effectif d'une locomotive à vapeur n'a jamais dépassé 12 à 15 % en pratique (et franchement moins si l'on calcule le rendement en incluant les phases de chauffe et de stationnement sous pression). La détente d'un kg de vapeur surchauffée génère -en gros- une énergie de 2400 kJ thermiques, lesquels, dans une loco moyenne, vont restituer 360 kJ de travail mécanique aux cylindres (rendement = 15 %). Pour développer - toujours en moyenne - 1200 kW aux cylindres (soit 800 à 1000 kW, ou 1100 à 1360 ch au crochet du tender - en gros, ce qu'aurait donné une 68000/68500 assurant le même service), il faut, par heure, générer 1200*3600 = 4.320.000 kJ. Soit 12000 kg de vapeur. A 100 km/h, cela nous fait 120 litres/km. Avec une houille de bonne qualité (31.000 kJ/kg de PCI) et une chaudière fonctionnant avec un rendement moyen de 60 % (soit 7,75 kg vapeur/kg de houille), ça nous fait 15,5 kg/km. Donc, on "sèche" un 34 P en un peu moins de 300 km, et on refait le plein de charbon (12 t) avant 800 km.
Prudence (non péjorative : ils sont bien réels et sincères) avec les chiffres relevés dans les ouvrages dédiés à la vapeur : ce sont des valeurs d'essais, menés en conditions optimales, avec une chaudière "clean", une houille "de première bourre", et des mécaniciens "moustachus" :wink: La réalité quotidienne était un peu moins favorable ! Et les "houilles" utilisées bien moins généreuses, et les chaudières pas forcément au top, etc... Et les trains, sept ou huit mois/an, étaient chauffés.. à la vapeur, ce qui détériorait encore un peu plus le bilan ! Idem avec les chiffres de puissance maximale qui correspondent à des cadences de chauffe rarement pratiquées en service courant (jusqu'à 750 ou 800 kg de charbon/m^2/h... Soit pour une loco dotée d'une grille de 4 m^2, nous amène à 3-3,5 tonnes de charbon à l'heure !!). Même si 4000 ch indiqués ont pu effectivement être soutenus avec une 141 P, ils ne l'ont été qu'en essais : dans le service quotidien, une 141 P a rarement eu l'occasion de "soutenir" effectivement plus de 3000 chevaux, tout simplement par respect de la fiabilité de ces magnifiques locomotives !
Mais c'est une autre histoire ! :)
Bien amicalement,
Jean-Paul
bjpaul
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 18:58 
Bsr,

En ce qui concerne les 141 R.

Au plan national, la moyenne de la consommation kilométrique des 141 R, a été au mois de mars 1949, de 31,500 kg pour les charbonnières et 21,5 l de fuel-oil pour les mazoutières.

Source: Document SNCF.

Cdt,
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Mistral73
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 21:42 
Bonsoir,

Je réponds à bjpaul, en le remerciant pour ses explications très détaillées :
On admet(tait) en général qu'en moyenne, une vapeur consommait 8 kg de vapeur par ch/h indiqué. Et que ces 8 kg de vapeur demandaient en gros 1,2 kg de charbon pour être produits.

Ces chiffres montrent donc qu'1 L d'eau correspondrait à 1,2/8=0,15 Kg de charbon...

Est-ce qu'il existe une référence documentée pour ces chiffres ? Parce que ça concorde, en gros, avec des données recueillies par-ci par-là, mais avec, de temps en temps, de gros écarts, comme on peut le voir sur le site https://www.lejsl.com/faits-divers/2011/08/29/le-fleuron-de-la-traction-a-vapeur, où la 241P17 semble avoir eu une autonomie de 250 km, ce qui, si l'on se fie aux 12 tonnes de charbon et 34 tonnes d'eau qui sont indiqués, nous fait 48 Kg / Km et 136 L / Km, donc un rapport de 136/48=2,83...
André49
 
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 22:27 
Je doute beaucoup de ces chiffres qui me semblent vraiment trop élevés.

Les chiffres des consommations de charbon donnés ici, soit de 30 à 35 kg maximum de charbon au km pour une 141 R étant vérifiés, je ne vois pas comment une 241P dont la surface de grille est presque identique à quelques dm2 près aurait une consommation de 50% supérieure. D' autant que ces dernières avaient un meilleur rendement étant compound avec un timbre à 20 bar au lieu de 16 pour les R.

Elles ont effectué des marches de Paris à Mulhouse sur l' Est, soit 400km environ, sans qu' à ma connaissance il soit besoin de faire un complément de combustible. Cette pratique a-t-elle seulement existé en France?
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Jeu 11 Oct 2018, 23:05 
Bsr,

De mémoire, une 2P consommait 15/16 kg au kilomètre. Il faut que je vérifie dans mes documents.
A ma connaissance, le plus long parcours avec les 241 P en '"double équipe", étaient celles du Mans. La même équipe effectuait le parcours le Mans-Quimper, soit 440 kms.
Egalement, le Mans-Brest, soit 410 kilomètres!

Cdt,
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Mistral73
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Ven 12 Oct 2018, 01:16 
bjpaul a écrit:Bonjour !
.......
Prudence (non péjorative : ils sont bien réels et sincères) avec les chiffres relevés dans les ouvrages dédiés à la vapeur : ce sont des valeurs d'essais, menés en conditions optimales, avec une chaudière "clean", une houille "de première bourre", et des mécaniciens "moustachus" :wink: La réalité quotidienne était un peu moins favorable ! Et les "houilles" utilisées bien moins généreuses, et les chaudières pas forcément au top, etc... Et les trains, sept ou huit mois/an, étaient chauffés.. à la vapeur, ce qui détériorait encore un peu plus le bilan ! Idem avec les chiffres de puissance maximale qui correspondent à des cadences de chauffe rarement pratiquées en service courant....
........
Jean-Paul


Cette phrase de bjpaul montre qu’il faut pas donner trop de signification aux valeurs absolues si le but est de comparer des locomotives.
Elles ne dépendent pas seulement des caractéristiques de la locomotive (chaudière, moteur compound ou non etc.) mais aussi de son utilisation (tonnage remorqué, vitesses nécessaires au respect de l’horaire, chauffage du train ou non) et du profil de la ligne etc.

Les consommations kilométriques moyennes mensuelles ou annuelles pour un type de locomotive donné sur l’ensemble du parc d’une région ou compagnie, comme vient de l’indiquer Mistral73, dépendent donc de tous ces facteurs à la fois. Ils sont certainement intéressants à suivre pour la compagnie elle-même.


Je trouve personnellement que les résultats les plus intéressants sont des valeurs relatives, comme les comparaisons mensuelles ou annuelles entre différents types de locomotives effectuant exactement le même service.
Exemple typique de l’Epoque 1 :
La comparaison de la consommation de la compound 701 Nord avec celle des „Outrances“ après plusieurs années dans le même roulement. Le résultat est d'autant plus représentatif que ces locomotives avaient la même chaudière.
Le texte de Gaston du Bousquet (RGCF juin 1892) est ici :
https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k ... f334.image

C’est le même genre de comparaisons intensives en service pendant un temps plus court (un ou plusieurs mois) que de nombreuses compagnies ont faites aux Etats-Unis dans les années 1890, avec des locomotives compound prêtées par les constructeurs, et dont les résultats détaillés ont été fréquemment publiés.

:D
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Ven 12 Oct 2018, 01:38 
bjpaul a écrit:Bonjour !
.......
Prudence (non péjorative : ils sont bien réels et sincères) avec les chiffres relevés dans les ouvrages dédiés à la vapeur : ce sont des valeurs d'essais, menés en conditions optimales, avec une chaudière "clean", une houille "de première bourre", et des mécaniciens "moustachus" :wink: La réalité quotidienne était un peu moins favorable ! Et les "houilles" utilisées bien moins généreuses, et les chaudières pas forcément au top, etc... Et les trains, sept ou huit mois/an, étaient chauffés.. à la vapeur, ce qui détériorait encore un peu plus le bilan ! Idem avec les chiffres de puissance maximale qui correspondent à des cadences de chauffe rarement pratiquées en service courant....
........
Jean-Paul


Cette phrase de bjpaul montre qu’il faut pas donner trop de signification aux valeurs absolues si le but est de comparer des locomotives.
Elles ne dépendent pas seulement des caractéristiques de la locomotive (chaudière, moteur compound ou non etc.) mais aussi de son utilisation (tonnage remorqué, vitesses nécessaires au respect de l’horaire, chauffage du train ou non) et du profil de la ligne etc.

Les consommations kilométriques moyennes mensuelles ou annuelles pour un type de locomotive donné sur l’ensemble du parc d’une région ou compagnie, comme vient de l’indiquer Mistral73, dépendent donc de tous ces facteurs à la fois. Ils sont certainement intéressants à suivre pour la compagnie elle-même.


Je trouve personnellement que les résultats les plus intéressants sont des valeurs relatives, comme les comparaisons mensuelles ou annuelles entre des locomotives différentes effectuant exactement le même service.
Exemple typique de l’Epoque 1 :
La comparaison de la consommation de la compound 701 Nord avec celle des „Outrances“ après plusieurs années dans le même roulement. Le résultat est d'autant plus représentatif que ces locomotives avaient la même chaudière.
Le texte de Gaston du Bousquet (RGCF juin 1892) est ici :
https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k ... f334.image

Cette procédure était trés fréquente.
Par exemple les comparaisons intensives en service pendant un temps plus court (un ou plusieurs mois) que de nombreuses compagnies ont faites aux Etats-Unis dans les années 1890, avec des locomotives compound prêtées par les constructeurs, et dont les résultats détaillés ont été fréquemment publiés.

:D
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Ven 12 Oct 2018, 07:05 
Oups, retour sur une bourde ; je devais être bien fatigué, hier soir ; le rapport que je citais plus haut est évidemment 48/136 = 0,35 ; à comparer au 0,15 calculé d'après les données de bjpaul...
André49
 
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Re: Consommations des anciens trains vapeur

Publié: Ven 12 Oct 2018, 09:36 
Bonjour,
Ce qui vient un peu appuyer ce que je sous-entendais : les consommations données le sont "en marche". Dans les phases de rallumage, ou au dépôt sous pression, une vapeur consommait du charbon, sans produire (beaucoup) de vapeur, ce qui avait pour effet d'augmenter le ratio charbon/eau. Les locos qui avaient en charge les MAO (marchandises omnibus) consommaient plus de charbon au km que celles qui tractaient des express ou MA directs, au motif de leurs arrêts, manoeuvres, et stationnements fréquents.
Pour la comparaison avec la 241P, pas de confusion : si les tenders étaient quasi à sec au bout de 250 km, c'es uniquement en eau !! Il restait quand même beaucoup de charbon dans le tender !!! :wink: Et effectivement, le rendement intrinsèque d'une grosse P était meilleur que celui d'une 141 R...
Petite parenthèse technique : il est intéressant de regarder les essais faits par les Allemands sur leurs locomotives "unifiées", dans la mesure où ils étaient effectués dans des conditions de fonctionnement normal (cadence de chauffe raisonnable, notamment). Dans ces rapports d'essais, on constate que le rendement des locos unifiées de la génération Wagner (Pacific 01 et 03, Mikado 41, Decapod 44, 50...) affichaient un rendement effectif compris entre 9 et 10,5 % . Ceci pour des locos à simple expansion, au circuit de vapeur pas forcément très bien dessiné, et dotées d'échappement pas très performants. En gros, un moyen terme "technique" entre des 140 C et des 141 R (Désolé pour nos lecteurs allemands, mais les locos unifiées étaient des locos robustes et fiables, mais plus "camions" que Ferrari ! :? ). Donc, 11-12 % semble un chiffre correct pour une loco à simple expansion plus moderne, et 15 pour une compound bien affûtée.
Quant aux chiffres avancés, certains sont "thermodynamiques", et sont des grandeurs physiques reconnues ; les autres résultant de la littérature ferroviaire, française ou étrangère.
Bien amicalement, et "vaporistiquement" !
Jean-Paul
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