Cheval de fer, acte I

La naissance du rail se perd dans la nuit des temps, elle remonte au moment de l’histoire des hommes où le déplacement récurrent de lourdes charges a justifié qu’ils investissent du temps et de l’argent dans l’élaboration d’un système plus économe en énergie. Dès son origine, le rail est une solution technique à un problème économique. Si les méthodes ont évolué au cours des siècles, du Diolkos [1] grec aux première voies ferrées, elles exploitaient toutes les deux mêmes principes : en imposant à leurs chariots une trajectoire prédéterminée, les hommes économisaient l’énergie nécessaire au guidage et en revêtant cette voie d’un matériau dur, ils réduisaient considérablement le frottement des roues.

Dès la fin du moyen-âge, des systèmes de wagons montés sur des rails de bois vont se répandre dans les mines européennes ; outre la circulation à l’intérieur des exploitations elles-mêmes, ils ont essentiellement vocation à acheminer les marchandises jusqu’à la voie d’eau navigable la plus proche [2]. C’est probablement dans la fonderie anglaise de Coalbrookdale [3] que, dès 1768, on remplace pour la première fois les rails de bois par des rails en fonte moulée et que l’on assiste donc à la naissance du chemin de fer à proprement parler.

L’usage des chevaux comme force motrice pour des transports sur rails primitifs – en l’occurrence des rails en pierre taillée – est attesté dès le début de notre ère en Grèce comme dans l’Empire Romain. Ce mode de traction n’évoluera pratiquement pas pendant des siècles : les exploitations minières du XVIIIe siècle utilisaient des Shetlands à l’intérieur des mines et des chevaux de traits pour acheminer leur production jusqu’à la voie d’eau la plus proche. Mais en moins d’un siècle, l’invention de la machine à vapeur va ouvrir de nouvelles perspectives et permettre l’écriture de quelques-unes des plus belles pages de l’histoire de la révolution industrielle.

De Papin à Newcomen

Si la force motrice de la vapeur était un principe connu depuis l’antiquité grecque et l’éolipyle de Héron d’Alexandrie (au Ier siècle après J.-C.), force est de constater qu’au cours des 16 siècles qui suivirent, aucune avancée décisive ne fut réalisée en la matière. Alors que le XVIIe siècle est déjà largement entamé, les différents appareils qui cherchent à exploiter la vapeur se bornent à alimenter de petites fontaines et n’ont toujours pas dépassé les deux principaux défis qui les séparent de la machine à vapeur proprement dite : générer suffisamment d’énergie pour qu’elle soit exploitable et transformer cette énergie en mouvement mécanique. S’il est un homme qui va contribuer à résoudre ces deux problèmes fondamentaux, c’est bien Denis Papin.

C’est à Papin que l’on doit l’invention des premiers appareils à haute pression [4] et, au passage, celle de la soupape de sécurité ; c’est lui qui, en 1690, perfectionne les travaux de Christian Huygens [5] et développe un piston capable de transformer la condensation de la vapeur en mouvement mécanique ; c’est enfin peut être à lui que l’on doit la conception du premier véhicule autopropulsé de l’histoire [6]. Mais Papin, piètre entrepreneur qui, à l’image de biens des scientifiques français de l’époque, n’attend sa subsistance que de la puissance publique ou d’un mécène, ne parviendra jamais à donner vie à ses projets.

L’invention de la machine à vapeur proprement dite reviendra donc à Thomas Newcomen, un ferronnier originaire du Devon qui, probablement vers 1710, va trouver un moyen d’exploiter le principe du cylindre à piston de Papin en transmettant le mouvement à un balancier qui actionne à son tour un appareil de pompage ; le tout est destiné à assécher les mines de charbon inondées. Contrairement à Papin, Newcomen cherchera immédiatement à commercialiser son engin et devra pour ce faire s’allier à son compatriote Thomas Savery [7]. Alors que Denis Papin disparait à Londres et probablement dans la misère, les premières machines de Newcomen sont installées dans les mines anglaises ; de son vivant, il en installera une centaine.

Les expériences de Murdoch

Pendant plus d’un demi-siècle, la conception des machines de Newcomen restera pratiquement inchangée jusqu’à ce que James Watt, un ingénieur écossais d’à peine 30 ans, y apporte toute une série d’améliorations décisives et notamment celle qui consiste à séparer la chambre de condensation du piston. Très vite, Watt s’associe avec Matthew Boulton, le propriétaire de la manufacture de Soho, et les deux partenaires fondent Boulton & Watt en 1775 ; entreprise qui deviendra un des fers de lance de la révolution industrielle anglaise.

Mais Watt se refuse obstinément à développer des machines à haute pression qu’il juge trop dangereuses et c’est William Murdoch, une de ses jeunes recrues, qui va en faire une affaire personnelle et y travailler sur son temps libre. Dès 1784, plusieurs témoins affirment avoir vu une voiture à vapeur miniature rouler dans son salon et dévaler les rues de Redruth (Cornouailles). C’est sans doute à l’une de ces démonstrations que Richard Trevithick a assisté.

Il est temps, avant de poursuivre, de rendre hommage à Nicolas-Joseph Cugnot, l’ingénieur militaire français qui, en octobre 1769, fit rouler son fardier à feu [8] ; le premier véhicule autopropulsé dont l’existence est attestée. On sait peu de choses de la vie de Cugnot si ce n’est que c’est le duc de Choiseul, secrétaire d’État de la guerre de Louis XV, qui décide de financer un prototype de son engin avec les « deniers du Roy » ; que les premiers essais, malgré les faibles performances de son moteur à basse pression et quelques problèmes d’équilibre, prouveront au moins qu’il roule et qu’il suffira d’un changement de ministre pour que son fardier sombre dans l’oubli jusqu’à ce que les businessmen anglais nous démontrent l’incurie de nos politiciens [9].

Le diable toussant

Ce colosse d’un mètre quatre-vingt-huit est la bête noire de James Watt. Depuis plusieurs années déjà, il est passé maître dans l’art de modifier les machines de Boulton & Watt pour contourner leur brevet et donc éviter de leur payer des royalties. Il faut dire que Richard Trevithick, outre ses indéniables qualités athlétiques, est aussi un ingénieur passionné et qu’il a, nous l’avons vu plus haut, assisté aux étonnantes expériences de Murdoch sur les moteurs à haute pression et les engins qu’ils permettent de propulser. Depuis 1794, cette idée est devenue une véritable obsession.

Le matin de Noël 1801, Mrs Paul, vénérable habitante de Camborne, se retrouvera nez à nez avec un monstre crachant et toussant d’une tonne et demi au volant duquel Trevithick et son cousin – hilares – parcourent le kilomètre qui les séparent de leur repas de Noël. C’est le Puffing Devil ; c’est, d’après la légende, Mrs Paul qui l’a baptisé ainsi ; c’est en réalité son deuxième voyage sur les routes de Cornouailles (un premier essai avait eu lieu la veille… au cas où) et c’est la première fois qu’un engin capable de transporter un homme par la seule force de la vapeur roule en Angleterre [10].

Après plusieurs autres essais – notamment à Londres sur Oxford Street – Trevithick doit se rendre à l’évidence : comme l’avait compris Papin bien avant lui, l’état des routes de l’époque ne permet à de tels engins d’être commercialement exploitables. C’est probablement en 1802, alors qu’il travaille pour la fonderie de Coalbrookdale (que nous avons déjà croisé plus haut), que lui vient l’idée décisive qui lancer la révolution ferroviaire : faire rouler ses engins sur des rails métalliques.

500 guinées pour une révolution

Dès l’année suivante, alors qu’il travaille pour l’usine sidérurgique de Pen-y-Darren, il va justement avoir une occasion en or de tester ce prototype : Samuel Homfray, son employeur, cherche une solution pour acheminer sa production jusqu’au port de Cardiff en évitant les canaux surchargés. Le projet initial de Homfray était d’utiliser des wagons tirés par de chevaux mais, devant l’insistance de Trevithick, il accepte de financer le premier prototype de locomotive de l’histoire et parie même 500 guinées sur le succès de de son ingénieur.

Le 21 février 1804, la locomotive de Richard Trevithick s’élance sur les rails à Pen-y-Darren en tirant cinq wagons chargés de 10 tonnes d’acier et de 70 hommes et parviendra à Abercynon, un village en contrebas, en 4 heures et 5 minutes. Malgré un contretemps à la remontée et quelques rails massacrés au passage [11], la nouvelle du succès de cette prouesse technologique va se répandre comme une trainée de poudre dans toute l’Angleterre. C’est l’acte de naissance du train et le début d’une des plus formidables aventures technologique, économique et humaine de l’histoire.

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[1] Le Diolkos était une double voie dallée longue de 6 à 8 kilomètres qui permettait de transporter des bateaux au travers de l’isthme de Corinthe ; il fut probablement utilisée dès le VIIe siècle avant J.-C.
[2] L’acheminement des marchandises à l’intérieur des terres se fait essentiellement par voie fluviale jusqu’à ce que, notamment à partir du XVIIIe siècle, le percement de canaux artificiels et les progrès des écluses permettent de densifier le réseau naturel.
[3] C’est dans ce modeste village du Shropshire dont nous reparlerons plus loin que, le 10 janvier 1709, Abraham Darby (1678-1717) réalisera la première coulée au coke permettant ainsi de réduire considérablement les coûts de production de la fonte.
[4] Le Digesteur, le premier autocuiseur de l’histoire en 1679.
[5] Papin devient l’assistant de Christian Huygens à l’Académie royale des sciences de Paris en 1671 ; c’est également à cette période qu’il rencontre Gottfried Leibniz avec qui il correspondra sa vie durant.
[6] Nous ne disposons, à ce propos, que d’une lettre adressée Leibniz et datée du 25 juillet 1698 dans laquelle il écrit « j’ay fait un petit modèle d’un chariot qui avance par cette force : et il fait, dans mon poele, l’effect que j’en avois attendu : mais je crois que l’inégalité et les detours des grands chemins rendrons cette invention tres difficile à perfectionner pour les voitures par terre ; mais pour les voiture par eau, je me flatterois d’en venir à bout assez promptement si j’avois plus de secours que j’en ay… »
[7] Savery avait déposé en 1698 un brevet qui lui garantissait l’exploitation de toutes les machines destinées à « élever de l’eau par la force du feu » ; son miner’s friend fût un échec patent mais ce brevet lui permit de bénéficier largement de l’invention de Newcomen.
[8] Un fardier désigne, d’une manière générale, un véhicule destiné à transporter de lourdes charges ; celui de Cugnot, appliqué au domaine militaire, avait vocation à transporter des pièces d’artillerie.
[9] Vers 1800, un commissaire général de l’artillerie de Bonaparte tentera bien d’exhumer le projet ; mais sans succès.
[10] Le Puffing Devil ne survivra pas à son troisième essai : il partira en fumée le 28 décembre 1801 à la suite d’une des étourderies dont Trevithick était coutumier.
[11] La ligne avait été prévue pour des chevaux ce qui implique, en particulier, que les rails n’étaient pas reliés par des traverses.

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