Les Origines matérielles du chemin de fer

Un aperçu historique de l'émergence des principaux éléments qui définissent le chemin de fer : les rails, les machines à vapeur et les locomotives.

Le chemin de fer devient, dès la fin du XIX^e siècle, le symbole du progrès. Héritier de l’ère industrielle, il constitue en quelque sorte l’aboutissement d’une série d’inventions destinées à simplifier le travail des hommes. Conçu d’abord comme un outil destiné à transporter les marchandises, le train est victime de son succès, et se caractérise surtout par le transport de personnes.

Les rails sont indissociables du train, ils sont le chemin sur lequel la machine circule et lui prêtent même leur dénomination : chemin de fer. Le train possède ainsi le nom d’un élément qui permet de l’identifier, et qui naît de l’ornière. À l’origine, des chars, très lourds, creusent, lors de leur passage, deux sillons parallèles. Les Grecs et les Romains comprennent rapidement que

ces ornières, une fois formées, maintenaient les véhicules sur un chemin précis, et (…) n’endommageaient, ni eux-mêmes, ni les bâtiments autour desquels ils circulaient[1].

Les géomètres arpenteurs romains conçoivent alors des routes dallées qui intègrent ces ornières pour guider les véhicules. Mais les Romains sont aussi les précurseurs du réseau ferroviaire. Les routes romaines, pratiques à emprunter, facilitent non seulement la communication, mais également la colonisation. Un premier réseau routier s’étend ainsi dans toute l’Europe :

Un de ces chemins fut découvert dans les Îles britanniques, et, fait curieux, sur l’emplacement de la future gare du chemin de fer d’Abbeydore à la frontière de l’Angleterre et du Pays de Galles[2].

La chute de l’empire romain met un frein au développement des moyens de circulation, et il faut attendre le XVI^e siècle pour retrouver un système inspiré des chemins à ornières, le chemin en bois dont

nous trouvons des illustrations (…) dans plusieurs traités du XVI^e siècle. Le plus connu, peut être, est le « De re metallica » de Georgius Agricola (alias Georg Bauer), publié en 1556. On remarque le dessin d’une voie de mine en Alsace, dans la « Cosmographica Universalis » (1550) de Sebastian Münster[3].

La voie existe, mais la traction demeure exclusivement animale. En 1680, Roger Worth décrit les rails miniers en bois, et sa description ressemble déjà à celle d’un train, la locomotive en moins. Le bénéfice économique de l’invention prédomine, et c’est sous cet angle que la machine à vapeur va être abordée, ce qui permet de changer une tendance naturellement opposée à toute idée de progrès aux XVIII^e et XIX^e siècles.

Quelques traces d’une machine à vapeur apparaissent dans l’Antiquité. Le mathématicien, Héron d’Alexandrie, conçoit ce qu’il appelle un Eliopyle, qui

se présentait sous la forme d’une grosse bouillotte hermétiquement close ; la vapeur produite à l’intérieur de cette sorte de chaudière, captée par un tube vertical, était envoyée dans une sphère afin d’agir aux deux extrémités, diamétralement disposées en sens inverse, d’une espèce de tourniquet. Celui-ci, sous l’influence du gaz lui arrivant sous pression, se mettait à tourner[4].

Toutefois, l’histoire de la machine à vapeur ne commence véritablement qu’au XVII^e siècle, lorsqu’un physicien italien, Toricelli, découvre en 1643 la force de la pression atmosphérique. Blaise Pascal poursuit en 1647 les recherches de Toricelli et, une dizaine d’années plus tard, Otto von Guericke, un physicien allemand, démontre la puissance de la pression qu’il utilise dans une invention de 1661. À la suite de ces découvertes, Denis Papin invente sa « marmite » entre 1675 et 1679, avant de s’intéresser à un moyen de transport susceptible d’utiliser la vapeur pour se mouvoir. Newcomen invente en 1712 une machine qui évacue les eaux des mines. Celle-ci n’est guère rentable et la vapeur n’a qu’une importance limitée dans son fonctionnement, mais elle constitue le premier pas vers l’utilisation de la vapeur pour les véhicules. L’opinion reste très méfiante vis-à-vis des nouvelles inventions, persuadée que le progrès met en péril toute une profession. Cependant, en « facilitant » le travail difficile des hommes de la mine, Newcomen propose une nouvelle approche de la mécanisation. La machine n’est plus là pour voler le gagne-pain des hommes, mais pour les aider et simplifier leur tâche. Dès lors, elle est acceptée et suit un développement régulier. Les progrès qu’engendrent ainsi les machines à vapeur sont particulièrement visibles dans les mines, là où elles sont le plus souvent employées, et le mieux acceptées. James Watt qui est chargé en 1763 de réparer un modèle réduit de la machine de Newcomen, en profite pour la perfectionner à son tour. À partir de 1776, ses machines, qui agissent comme des moteurs, remplacent peu à peu celles de Newcomen, plus volumineuses et moins rentables. Il introduit également la notion de « steam-horse », qui annonce la locomotive.

L’idée d’un véhicule qui utiliserait la vapeur comme moyen de propulsion apparaît avec Isaac Newton vers 1687, mais l’idée reste à l’état de projet et  ne voit pas le jour. Dans le même temps, Denis Papin, le physicien français s’intéresse à la machine à vapeur, et tente de l’adapter à un bateau :

Vers 1687, il gagna l’Allemagne ; là, perfectionnant ses découvertes, il construisit une machine à vapeur afin d’équiper un bateau dont elle ferait tourner les roues à aube. (…) Ayant appris ses intentions de descendre la Weser, de Cassel à Münden, en cet équipage « à feu », les bateliers, par crainte de la concurrence sans doute, mirent en pièces et le bateau et son étrange machine.[5]

Après cet échec, il abandonne son projet. La machine à vapeur de Newcomen, toujours améliorée, inspire vers 1790 la voiture sans chevaux. Trevithick tente de la concevoir, mais subit en 1797 un échec similaire à celui de Papin, trente ans plus tôt. Il ne renonce pas à créer un véhicule, mais décide de l’adapter à son univers, la mine :

Il se tourne vers la résolution du problème de la traction ferroviaire et, (…) construit un remorqueur à vapeur qui peut être considéré comme l’ancêtre de toutes les locomotives. Cette « tram-engine » effectue ses premiers tours de roue sur voie ferrée en février 1804, tirant, selon le propre rapport de son auteur, « dix tonnes de fer, soit cinq wagons et soixante-dix hommes montés sur ceux-ci pendant tout le trajet ». Cette expérience mémorable eut lieu sur une ligne qui mesurait un peu plus d’une quinzaine de kilomètres et reliait les forges des mines de Penydarran à Abercynon, près de Merthyr Tydvil, dans le pays de Galles[6].

Cette expérience qui constitue le premier essai de transport de voyageurs ne parvient cependant pas à attirer l’attention sur le potentiel de l’invention, et ce système reste cantonné à la mine. Pourtant, cette tentative marque le début d’un mouvement favorable au chemin de fer en Angleterre. L’idée de Trevithick est reprise et développée, mais toutes les tentatives s’avèrent décevantes jusqu’en 1814, lorsque Georges Stephenson construit sa première locomotive. S’il se heurte aux mêmes problèmes que ses prédécesseurs[7], il parvient néanmoins à un résultat nettement plus satisfaisant et c’est lui qui devient le « père » du premier chemin de fer mondial.

[1] Hamilton Ellis, Le Train, Paris, Éditions Planète, 1972, p.17.

[2] Ibid., p.17.

[3] Ibid., p.17.

[4] Henri Thilliez, Le Défi du rail, Paris, Éditions France-Empire, 1970, p.43.

[5] Ibid., p.45.

[6] Ibid., p.50.

[7] Comme celui de l’adhérence du véhicule sur la voie…