La locomotive
Big Boy

Contexte

Entre 1940 et 1959, aux États-Unis d'Amérique, l'Union Pacific Railroad Compagny (UP) était contrainte par les fortes pentes de la portion montagneuse entre Cheyenne et Laramie (Wyoming) d'atteler plusieurs locomotives, telles que les modèles K4, pour tracter de longs et lourds convois de fret. Ce qui s'avérait coûteux en carburant et en personnel. Pour résoudre ce problème, l'UP fit construire la locomotive Big Boy¹. Ses constructeurs lui attribuèrent ce surnom car elle se distinguait nettement des autres locomotives par sa taille imposante. Elle demeure la plus grande, la plus puissante et la plus massive locomotive jamais construite à son époque.

Caractéristiques techniques principales

Construites par l'American Locomotive Company (ALCO) pour l'UP, les Big Boy incorporaient le savoir-faire des entreprises suivantes :

• Schenectady Locomotive Works (Schenectady, New York, 1851)
• Manchester Locomotive Works (Manchester, New Hampshire, 1856)
• Dickson Manufacturing Company (Scranton, Pennsylvanie, 1862)
• Rhode Island Locomotive Works (Providence, Rhode Island, 1866)
• Pittsburgh Locomotive and Car Works (Pittsburgh, Pennsylvanie, 1867)
• Brooks Locomotive Works (Dunkirk, New York, 1869)
• Danforth-Cooke Locomotive and Machine Works (Paterson, New Jersey, 1882)
• Richmond Locomotive Works (Richmond, Virginie, 1886)

ALCO racheta également le Montreal Locomotive Works (MLW) en 1904, puis Rogers Locomotive Works (RLW) en 1905. Cette entreprise fut fondée dans le New Jersey en 1837. Elle était alors le deuxième constructeur ferroviaire américain, derrière Baldwin Locomotive Works (BLW).

Deux séries de locomotives Big Boy distinctes furent produites :

• Les modèles 4000 à 4019, entre 1941 et 1942, soit 20 exemplaires en seulement deux années
• Les modèles 4020 à 4024, produites dès 1944

Lors d'essais en avril 1943, les modèles à partir du 4016 révélèrent une puissance de traction de 8 000 chevaux, une vitesse maximale de 128 km/h et une capacité à tracter des trains de 4 300 tonnes à travers les montagnes rocheuses. Elles consommaient 80 m³ d'eau et 11.4 tonnes de charbon pour 100 km. Pour assurer leurs ravitaillements, elles étaient équipées de tenders à 7 essieux.
La Big Boy est de type Whyte 4-8-8-4. Les Big Boy sont des locomotives articulées dotées d'un système breveté en 1884 par l'ingénieur franco-suisse Anatole Mallet qui lui a donné son nom. Elles sont dotées d'un système à simple expansion à 4 cylindres, sans système Compound.
Les données suivantes ont été fournies par Wikipedia et traduites de l'anglais :

• Écartement des voies : 1 435 mm (voie normale, Stephensen)
• Diamètres des roues :
  • Avant : 914 mm
  • Motrices : 1 727 mm
  • Arrière : 1 067 mm
• Rayon de courbure minimal : 88 m (soit un angle de 20°)
• Empattement :
  • Locomotive seule : 25.99 m
  • Total (locomotive + tender) : 40.47 m
  • Largeur : 3.35 m
  • Hauteur : 4.94 m
• Masse de la locomotive :
  • 4884-1 : 345 640 kg
  • 4884-2 : 350 290 kg
• Masse du tender :
  • 4884-1 : 193 910 kg
  • 4884-2 : 197 990 kg
• Masse totale en ordre de marche :
  • 4884-1 : 539 550 kg
  • 4884-2 : 548 280 kg
• Carburant : Charbon, sauf la locomotive n° 4014 convertie au fuel lourd
• Capacité en carburant : 25.4 tonnes (courtes)
• Capacité en eau :
  • 4884-1 : environ 90 850 litres
  • 4884-2 : environ 94 635 litres
• Consommation maximale :
  • Jusqu'à 10 tonnes de charbon/heure
  • Jusqu'à 45 425 litres d'eau/heure
• Pression de chaudière : 2.07 MPa
• Surface de grille : 14 m²
• Surface de chauffe totale :
  • 4884-1 : 547 m²
  • 4884-2 : 533 m²
• Surchauffeur :
  • Type E (4884-1) : 229 m²
  • Type A (4884-2) : 190 m²
• Cylindres : 4 (alésage × course : 603 × 813 mm)
• Distribution : Walschaerts à soupapes à piston
• Freinage :
  • Pneumatique (locomotive et train)
  • Système de sécurité : signaux en cabine

Une locomotive de classe 1

Les chemins de fer américains sont classés en trois catégories par l'Association of American Railroads (AAR), selon leur chiffre d'affaires annuel.

Classe I (Class I Railroads)

• Revenu annuel : plus grand ou égal à 505.7 millions de dollars américains (seuil de 2021, ajusté chaque année).
• Caractéristiques : réseaux nationaux/internationaux, trafic longue distance.
• Exemples :
  • Union Pacific Railroad
    Avec 52 838 km de voies, l'UP possède le réseau le plus étendu des États-Unis.
    En 2007, elle comptait 6 900 locomotives d'un âge moyen de 15 ans, 62 900 wagons souvent vieux de plus de 20 ans, et 50 000 employés.
  • AMerica and TRAcK (Amtrak) (transport de voyageurs)
  • Burlington Northern Santa Fe Railway (BNSR)
  • Canadian National (CN)
  • Canadian Pacific Railway (CPR)
  • CSX Transportation (CSXT)
  • Ferrocarril Mexicano (Ferromex, ou encore Mexican Railway)
  • Grand Trunk Corporation (GTC)
  • Kansas City Southern Railway (KCS)
  • Norfolk Southern Railway (NSR)
  • Soo Line Railroad (SLR)
  • VIA Rail (passagers)

Classe II (Regional Railroads)

• Revenu annuel : entre 40.5 et 505.7 millions de dollars américains
• Caractéristiques : opérations régionales, parfois sous-traitantes de la Classe I
• Exemples : Iowa Interstate Railroad, Montana Rail Link

Classe III (Shortline Railroads)

• Revenu annuel : plus petit que 40.5 millions de dollars américains
• Caractéristiques : lignes locales, trafic court, souvent héritières de branches abandonnées par la Classe I
• Exemples : Strasburg Rail Road (Pennsylvanie), Texas State Railroad

Transport de marchandises

Les locomotives Big Boy étaient exploitées pour :

• Les produits agricoles
• Les automobiles
• Les produits chimiques
• Le charbon
• Les matériaux industriels, notamment de construction
• Les conteneurs et remorques routières

Les locomotives aujourd'hui préservées

La dernière circulation officielle d'une Big Boy remonte au 21 juillet 1959. Huit locomotives ont été préservés.

• N° 4004, à Cheyenne, dans le Wyoming
• N° 4005 au Forney Museum of Transportation
• N° 4006 au Museum of Transportation de St. Louis, Missouri
• N° 4012 au musé Steamtown NHS (Scranton, Pennsylvanie)
• N° 4014 à l'Union Pacific Steam Shop
• N° 4017 au National Railroad Museum
• N° 4018 au Museum of the American Railroad
• N° 4023 au Kenefick Park (au sein des Lauritzen Gardens)

Détails sur la compagnie de l'Union Pacific

Fondée en 1862, l'Union Pacific Railroad Company (UP) est une filiale d'Union Pacific Corporation et l'une des sept grandes compagnies ferroviaires d'Amérique du Nord, regroupant les États-Unis, le Canada et le Mexique.
Au XIX^e siècle, l'UP participa à la construction de la première ligne transcontinentale, rivalisant avec la Central Pacific pour poser le plus de voies. Les deux entreprises recevaient du gouvernement 16 000 à 48 000 dollars américains par 1.6 kilomètre construit. Sous la direction du général Grenville Mellen Dodge, l'UP relia finalement l'Est et l'Ouest des États-Unis.

Aujourd'hui, son réseau dessert 23 États du centre et de l'ouest du pays, connectant les ports du Pacifique et du Golfe du Mexique, tout en croisant les réseaux mexicain et canadien suivants :

• Arizona
• Arkansas
• Californie
• Colorado
• Idaho
• Illinois
• Iowa
• Kansas
• Louisiane
• Minnesota
• Missouri
• Montana
• Nebraska (siège social à Omaha)
• Nevada
• Nouveau-Mexique
• Oklahoma
• Oregon
• Tennessee
• Texas
• Utah
• Washington
• Wisconsin
• Wyoming

Le système Whyte

La notation Whyte, ou système Whyte, est une méthode de classification des locomotives à vapeur, basée sur la disposition de leurs roues, popularisée au début du XX^e siècle par Frederick Methvan Whyte, un ingénieur américain d'origine néerlandaise.
La notation Whyte décrit la configuration des roues en trois parties, séparées par des tirets :

• Première partie : roues porteuses avant non motrices, pour la stabilité
• Seconde partie : roues motrices accouplées, entraînées par les cylindres
• Troisième partie : roues porteuses arrière soutenant le foyer et la cabine

Exemples :

• 4-6-2 : 4 roues avant, 6 roues motrices, 2 roues arrière - dite de type "Pacific".
• 2-8-0 : 2 roues avant, 8 roues motrices, pas de roues arrière, dite de type "Consolidation".

Les limites de ce système : il ne s'applique qu'aux locomotives à vapeur, pas aux diesels ou électriques.
Cas particuliers :

• Les turbines à vapeur ou autres systèmes, pour lesquelles la notation Whyte ne s'applique pas toujours
• Locotracteurs-tender (sans chariot porteur arrière) : la dernière partie est un 0. Exemple : 0-6-0
• Locomotives articulées comme la Big Boy. On répète les roues motrices si elles sont sur deux trucks séparés. Exemple : 4-8-8-4, soit 4 roues avant, deux groupes de 8 roues motrices, 4 roues arrière. C'est donc une locomotive articulée.

Ce système reste malgré tout le plus utilisé pour décrire les locomotives à vapeur, surtout aux États-Unis et au Royaume-Uni.

Portrait d'Anatole Mallet (1837 - 1919)

De nationalité suisse, il est né à Carouge, canton de Genève, le 23 mai 1837.
Il a fait carrière en France et s'y naturalisera.
Son domaine d'expertise : il est ingénieur en mécanique spécialisé dans les locomotives à vapeur.
Son invention majeure de 1884 sera le système compound, qui prendra son nom : compound Mallet. Cette invention consiste en un dispositif à double expansion de haute et basse pression servant à améliorer l'efficacité énergétique des locomotives à vapeur adaptées aux trains de fret et aux voies étroites montagneuses à écartement métrique. Il est également l'auteur du brevet sur les systèmes articulés qui permettaient aux locomotives de négocier des courbes serrées. Il innova également en améliorant le système de transmission de puissance pour les machines industrielles.

Il décèdera à l'âge de 82 ans à Nice, France, le 10 octobre 1919.

¹Big Boy : traduit en français, Grand Garçon.