BB Midi
E-4000, E-4500, E-4100, E-4600, E-4200, E-4700

La Compagnie des chemins de fer du Midi et du Canal latéral à la Garonne a exploité en précurseur l'énergie électrique pour la traction de ses trains. En raison de la géographie montagneuse de son réseau (ligne transversale Toulouse-Dax au pied des Pyrénées et nombreuses antennes qui remontent les vallées), elle opte pour des solutions techniques similaires aux Chemins de Fer Fédéraux Suisses. Elle développe des barrages hydro-électriques et un réseau d'alimentation en courant monophasé haute tension 12 kV à fréquence spéciale (16 2/3 Hz) parallèle à son réseau ferré.

Un comité mandaté par le Conseil Supérieur des Travaux Publics préconise dans un rapport de 1919 le choix au niveau national d'employer le courant continu à 1500 V pour les lignes d'intérêt général. Une décision ministérielle du 29 août 1920 impose ce choix.

A ce moment, les caténaires alimentées en monophasé s'étendent sur la portion la plus difficile de la transversale entre Pau à Montréjeau, ainsi que les antennes de Arreau, Bagnères de Bigorre, Pierrefitte-Nestalas qui s'y embranchent. La compagnie du Midi entreprend alors un grand chantier d'adaptation de ces lignes (seule la ligne isolée et d'intérêt local Perpignan-Villefranche restera de longues années en 12 kV). Elle noue un partenariat avec la société des CEF (Constructions Electriques de France) de Tarbes qui donnera naissance à trois générations de locomotives Midi ainsi qu'à des familles dérivées pour les compagnies du P.O., de l'Etat et de pays étrangers. Ces locomotives destinées à un service mixte, sont toutefois séparées en deux séries techniquement identiques à l'exception des rapports d'engrenages qui permettent d'obtenir la pleine puissance pour deux gammes de vitesses distinctes : marchandises ou voyageurs. Les machines marchandises sont ainsi plus lentes mais plus coupleuses.

La numérotation des BB Midi suit cette logique. La première génération comporte les E-4000 (marchandises) et E-4500 (voyageurs), la seconde : les E-4100 et E-4600. Et enfin, la troisième : E-4200 et E-4700. Cette apparente simplicité cache néanmoins de fréquentes renumérotations en fonction des aléas de construction, des fluctuations dans les besoins de machines à petit ou grand rapport de réduction (qui ont entraîné des remplacements de réducteurs), ou des déclassements de machines à la manœuvre.

Petit décryptage...

Les E-4000 et 4500

L'urgence de remplacer le matériel 12 kV par une solution technique déjà au point pousse le Midi et les CEF à se tourner vers la compagnie anglaise North Eastern Railway qui exploite dix locomotives de configuration BoBo pour la traction de trains de charbon sur la ligne Newport-Shildon électrifiée en 1500 V depuis 1914. Ces machines à adhérence totale et à vitesse limite relativement basse correspondent au besoin de la compagnie du Midi pour une machine apte à des lignes de montagne (profil difficile et vitesses de service peu élevées). Mécaniquement, elles ont déjà la configuration qui fera la marque des BB Midi : deux bogies attelés qui portent les traverses de choc et l'attelage et se transmettent directement les efforts de traction alors que la caisse est simplement posée par-dessus. Les moteurs sont suspendus par le nez dans les châssis de bogies. Chaque moteur repose par palier lisse sur un essieu qu'il engraine par des pignons à denture droite. La masse non-suspendue est importante mais reste acceptable compte tenu de la vitesse limite.

Le Midi commande vingt E-4000 limitées à 60 km/h et trente E-4500 limitées à 90 km/h. Les CEF commencent donc à produire des locomotives équipées de moteurs et d'appareillage sous licence anglaise. Les dix premières machines reçoivent des moteurs fournis par Dick-Kerr, les suivants étant fabriqués par CEF à Tarbes. Après la construction et les essais en ligne des premières machines en 1922, ces deux séries entrent en service en 1923. Le Midi doit cependant rapidement faire face à des soucis de jeunesse avec de nombreuses pannes. Le montage des parties électriques souffre d'approximations et, surtout, le freinage par récupération, trop innovant pour l'époque, s'avère insuffisant et peu fiable. C'est rédhibitoire pour les E-4000 qui doivent ralentir des convois de marchandises dans les Pyrénées.

Cette situation force le Midi à prendre immédiatement des dispositions. Les trains de marchandises sont confiés à nouveau à des locomotives à vapeur. Les E-4000 sont transformées en E-4500 par changement du rapport d'engrenage. La tranche E-4001 / 4020 est renumérotée E-4531 / 4550. Les cinquante E-4500 ne sont plus utilisées que sur des trains voyageurs équipés du frein à air continu.

Il n'est toutefois pas question d'abandonner la traction électrique. Le Midi demande à CEF de construire quarante nouvelles locomotives destinées aux marchandises équipées cette fois du frein rhéostatique. Elles sont à nouveau immatriculées E-4000 (E-4001 à 4040, doublonnant les 20 premiers numéros libérés par les locomotives de la première tranche) et restent très proches des E-4500. Le freinage rhéostatique a cependant provoqué une modification esthétique importante des panneaux de carrosserie à cause des très grandes persiennes nécessaires pour le refroidissement des résistances. Le rapport d'engrenage est identique aux premières E-4000 et la vitesse est également de 60 km/h.

Entre 1930 et 1944, les sept locomotives E-4544 à 4550 furent renumérotées E-4594 à E-4600 en raison d'une remotorisation avec des moteurs CEF M1B. La E-4600 est toutefois renumérotée E-4593 afin d'éviter la confusion avec la série E-4601/4650.

Juste après la seconde guerre mondiale, ces deux séries, dépassées techniquement par les séries suivantes nettement plus abouties furent déclassées à la manœuvre par la SNCF.

Les E-4100 et 4600

Les E-4100 et 4600 sont commandées en 1927 et 1928, respectivement à 90 et 50 exemplaires, les livraisons s'étalant de 1929 à 1932. La conception revient cette fois entièrement aux CEF qui fusionnent, entre-temps, avec Thomson-Houston et la SACM pour former Als·Thom en 1931. Ces machines doivent couvrir les nouveaux besoins de traction liés à l'extension de l'électrification sur les lignes Hendaye/Bordeaux et Toulouse/Latour-de-Carol, et bénéficient du retour d'expérience des premières séries. Mécaniquement, cette nouvelle tranche reprend globalement les mêmes concepts avec des dimensions (longueur hors-tout, empattement) un peu plus généreuses qui seront conservées pour toutes les séries ultérieures jusqu'aux BB 8100, ultimes descendantes des BB de type "Midi". Les différences sont plus importantes pour l'équipement électrique avec un nouveau couplage Série, de meilleurs dispositifs de protection et de nouveaux moteurs de type M1. Particulièrement bien conçus et fabriqués, ils permettront d'atteindre une puissance nominale continue bien plus élevée qu'espérée, surpassant de près de 60% les moteurs Dick-Kerr.

E-4100 et E-4600 sont des locomotives identiques à l'exception des boites d'essieux et du rapport d'engrenage permettant une vitesse de service maximale de 70 km/h pour les premières et 90 km/h pour les secondes. La conséquence logique des mésaventures des premières E-4000 est que ces 140 locomotives sont équipées d'un frein électrique rhéostatique. Comme les E-4000 de la seconde tranche, elles disposent donc d'une caisse munie de grandes persiennes aux quatre coins pour assurer la ventilation naturelle des résistances. A la place des grandes grilles, on trouve cependant huit volets qui peuvent être démontés et remplacés par des tôles occultantes en hiver pour éviter les pénétrations de neige.

Une première renumérotation des locomotives intervient lors de la création de la SNCF. Les machines sont alors simplement renommées de E-4100 en BB 4100, et de E-4600 en BB 4600. Il est possible de permuter une 4100 en 4600 et vice-versa. La SNCF exécutera ce type de transformation à de nombreuses reprises avec, en conséquence, des renumérotations particulièrement complexes à suivre.

Ces machines ont profité des extensions d'électrifications pour étendre leur périmètre d'utilisation sur l'ensemble du sud-ouest, ainsi qu'une large partie du sud-est. L'arrivée des locomotives Alsthom (BB 8500 et BB 25500) ou des BB 9400 sur les Causses, les ont néanmoins reléguées aux services facultatifs. L'arrivée des machines à thyristors a fini de les pousser à la retraite. La réutilisation en tant que machines de manœuvre ne donnant pas satisfaction, les radiations s'étalèrent principalement de 1975 à 1982 pour les BB 4600 (1984 pour les machines de manœuvre).

Le 26 mars 1978, la BB 4153 redescendait de Latour-de-Carol vers Ax-les-thermes un train de skieurs, à vide, affrété pour le week-end de Pâques. Derrière elle, une UM de récentes BB 8500 grandes cabines (8608 et 8616) l'aidait à freiner le convoi dans les dernières fortes pentes quand il se trouva face à un rocher de dix tonnes tombé sur la voie. Le choc projetta les trois machines et la première voiture dans le torrent Ariège, 25 mètres en contrebas. La SNCF mobilisa de gros moyens de levage pour sauver les deux 8500. La 4153, qui avait sauvé la vie de son mécanicien, n'eut pas cette chance car l'amortissement de la série, initié en 1973, devait s'intensifier à partir de 1980.

Néanmoins, du fait de leur utilisation spécifique sur les lignes de montagne, les dernières BB 4100 bénéficièrent d'un sursis jusqu'en 1987. Les ateliers SNCF étaient, au cours de cette période, amenés à reconstituer des locomotives à partir des pièces de plusieurs machines diversement avariées ou arrivées à chute de potentiel. Parmi les dernières radiées en 1987, les 4119 et 4123 restèrent en utilisation spéciale en tant que Chasse-neige CN5 et CN6 jusqu'en 1998 et 1997.

Les E-4200 et 4700

Les E-4200 et E-4700 sont les dernières machines de type BB commandées par la Compagnie du Midi avant qu'elle ne fusionne avec celle du Paris-Orléans. Respectivement, 50 et 17 machines sont construites par Als·Thom à Tarbes et à Belfort, puis mises en service entre 1933 et 1935 afin d'exploiter les nouvelles électrifications sur la transversale Montauban-Sète et la ligne des Causses qui se raccorde à Béziers pour atteindre Neussargues. Montauban reste un terminus électrique jusqu'en 1943 où l'électrification complète de l'axe Paris-Toulouse est achevée. Pour la transversale vers Bordeaux, il faut attendre bien plus tard : 1980. Côté Sète, c'est aussi en 1943 que l'électrification est prolongée, jusque Nîmes. La seconde partie des grands chantiers d'électrification du Sud-Est, au sud de Lyon, boucle le réseau de caténaires en 1960, et atteint bientôt Marseille (1962).

E-4200 et E-4700 se distinguent de la génération précédente par le retour du Frein Electrique par Récupération qui a atteint un niveau de fiabilité satisfaisant et grâce à la généralisation du frein à air continu sur les convois de marchandises. Si la motorisation est semblable à celle des E-4100/4600, un anti-patinage permet tout de même des gains d'adhérence. La caisse, comparablement à l'évolution dans la construction des voitures voyageurs, ne présentait plus de rivets apparents. Les grandes persiennes disparaissaient également, bien qu'un freinage rhéostatique de secours était maintenu sur ces machines.

A partir des E-4700, Als·Thom déclina les E-100 du réseau de l'Etat (devenues plus tard les BB 900 SNCF) et les E-241/264 PO (BB 300). A l'intégration à l'inventaire de la SNCF, elles furent comme leurs aînées simplement renommées BB 4200/4700. Leur activité se concentrait sur la ligne des Causses et la transversale Toulouse-Bayonne.

Le 27 Mars 1970 dans la vallée d'Aspe, les BB 4227 et 4235 sont impliquées dans une dérive qui se termine par la destruction du pont de l'Estanguet. L'accident ne fait sur le coup que des dégâts matériels, dont les deux machines, mais le Transpyrénéen Pau-Canfranc ne sera jamais rouvert au-delà de Bedous. Toutes les autres locomotives de ces deux séries furent déclassées à la manœuvre à la fin des années 1970.

Les échanges de rapport d'engrenages et réimmatriculations

Les BB de type Midi étaient prévues pour être spécialisées pour deux gammes de vitesse, avec la possibilité de modifier chaque machine par échange des réducteurs et des essieux. De plus, à l'exception des machines équipées de moteurs Dick-Kerr, toutes les générations ont conservé des bogies, essieux et transmissions similaires avec un rapport 78/16 (marchandises) ou 73/21 (voyageurs). La SNCF a ainsi pu échanger ces pièces entre les différentes séries selon ses besoins d'exploitation.

Dans les années 1950, l'accélération des trains de marchandises rend la vitesse limite des BB 4100 trop juste, bien que montage de roulements à billes sur les paliers d'arbres moteur ait permis de la relever à 75 km/h. 71 locomotives sont transformées en BB 4600 entre 1949 et 1962. Comme il n'est pas possible de déborder sur la tranche de numérotation 4700, les machines transformées prennent les numéros BB 4651 à 4699, BB 4608, 4637 (numéros libres suite à la destruction de ces deux machines durant la guerre), puis en compte à rebours de BB 4600 à BB 4581. Il faut noter que les anciennes 4593 à 4599 avaient déjà été transformées en BB 1600 de manœuvre. Les essieux de ces sept machines équipées de moteurs M1B ont probablement été échangés contre des essieux de BB 4100. Les dix-neuf BB 4100 restantes (numérotées dans la tranche 4104-4151) sont conservées en l'état pour les antennes pyrénéennes. A la même époque, des échanges de rapport d'engrenage sont aussi effectués sur les BB Midi de troisième génération. En 1953/54, les BB 4244, 4236, 4230, 4229 sont respectivement transformées en BB 4718 à 4721.

Entre 1972 et 1975, c'est au tour de dix BB 4700 d'être transformées en BB 4251 à 4260. L'opération est de courte durée puisque dès l'année suivante, trente-sept BB 4200 (dont les dix dernières) changent de transmission pour devenir des BB 4730 de manœuvre. La modernisation des sous-stations ex-Midi par des redresseurs au silicium supprime la possibilité de récupérer le courant en ligne. Dès lors, les besoins en BB 4100, à freinage rhéostatique, pour remplacer les BB 4200 sur les lignes des Causses ou de l'Ariège impliquent de transformer trente-huit BB 4600 (dont quatre "4600 MV") en BB 4100, en échange des essieux des trente-sept BB 4200 transformées en BB 4730 MV. Le jeu d'essieux complémentaire provenant sans doute d'une BB 4100 déjà amortie. Les transformations s'étalent de 1975 à 1979. Les machines étant numérotées BB 4152 à 4193, à la suite de la dernière "vraie" BB 4100, les anciennes BB 4100 transformées en 4600, dans les années 1950, puis à nouveau en 4100, dans les années 1970, ne retrouvèrent pas leur numéro d'origine (à l'exception de la BB 4185, mais cela tient de la coïncidence).

Le déclassement à la manœuvre

BB 1500 et BB 1600

Les E-4000 (seconde tranche à grandes persiennes) furent déclassées à la manœuvre dès la fin de la guerre 39/45. Les E-4001 à E-4040 furent renumérotées dans la tranche BB 1501 à 1540 (les numéros 1000 à 1999 étant réservés aux locomotives électriques de manœuvre) sans modification majeure hormis la suppression de certains organes désormais inutiles tels que le freinage rhéostatique et les crans de shuntage. Des modifications plus importantes furent opérées à l'occasion de leur GRG à partir de 1953. Les BB 1500 effectuèrent leur service de remisage jusqu'aux années 1970 (première radiation fin 1970 et mise en attente d'amortissement de la dernière en 1978).

Les E-4500 (4501 à 4543 et 4593 à 4599 remotorisées) furent, pour quelques années à peine, officiellement réimmatriculées en locomotives de ligne BB 4501 à 4550 (immatriculation en vigueur au 1er janvier 1950). Le déclassement à la manœuvre fut cependant entrepris entre 1953 et 1957. Ces machines, réimmatriculées BB 1601 à 1650, ont par contre subi des modifications importantes dont le remplacement de leur équipement électrique et la modification du rapport d'engrenage. Bien que construites quelques années avant les BB 1500, les BB 1600 ne furent radiées qu'à partir de 1979 jusqu'en 1984. Sur la fin de leur carrière, les BB 1608 et 1623 ont reçu des moteurs M1 provenant des BB 4227 et 4235 détruites à l'Estanguet.

BB 4600 MV

En remplacement de locomotives d'origine PO et des BB 1500 amorties, trente-sept BB 4600 furent rebaptisées "BB 4600 MV". Parmi les modifications apportées, on note l'ajout de la radio et la suppression de la ventilation des moteurs. Ces machines supportaient mal les à-coups causant des avaries aux pivots de bogies. Quatre machines furent rapidement modifiées en BB 4100. D'autres furent amorties à leur tour, parfois deux ans à peine après le déclassement. Pour les plus fiables, les dernières radiations ne furent prononcées qu'en 1984, tandis que les dernières BB 4600 de "ligne" avaient cessé toute activité depuis 1982, poussées vers la sortie par les locomotives modernes 4400kW.

BB 4730 et 4200 MV

Entre 1976 et 1980, trente-sept BB 4200 et les onze BB 4700 restantes sont transformées en locomotives de manœuvre avec rapport d'engrenage "voyageurs" sous une nouvelle numérotation : BB 4730 à 4777. Le reliquat des dix-sept BB 4200 est également transformé pour la manœuvre entre 1980 et 1983 sans changement de rapport, ni de numéro.

De même que les séries précédentes, les transformations consistaient à supprimer les équipements devenus inutiles (frein électrique, ventilation moteurs) et ajouter des équipements propres à la manœuvre (radio, indicateur basse vitesse, et même attelage BSI sur quelques engins). Des feux rouges furent également ajoutés à cette occasion.

Cette seconde carrière à la manœuvre fut longue puisque les douze dernières 4200 MV sont radiées en lot en 1997. Les 4730 MV sont amorties plus progressivement. Les premiers départs sont prononcés en 1984/86 et les dernières seulement en 1999, survivant même aux BB 300 "M". Elles sont remplacées à cette tâche par des BB 80000 et BB 88500.

Les machines préservées

La BB 1632 et la BB 1501 ont servi de banque de pièces pour restaurer une machine de première génération sous le numéro E-4002 pour la Cité du Train à Mulhouse. Elle revêt une livrée blanche qui correspondrait à celle que portait la machine lors de la première photo officielle par les CEF. Il s'agirait d'une peinture d'apprêt qui ne correspond pas à l'aspect de ces locomotives lorsque qu'elles ont entammé leur service commercial. Il n'est pas possible de s'assurer que la BB 1632 (ex-4532) était bel et bien la E-4002, première locomotive Française alimentée en 1500 volts continu. La correspondance, machine par machine, lors de la transformation des E-4001 à 4020 en E-4531 à 4550 n'étant pas connue.

L'APPAF conservait la BB 4177 (ex E-4162 qui fut réimatriculée BB 4162, puis BB 4588, puis BB 4177). Elle a intégré la collection de la AAATV-section de Nîmes au Musée du Chemin de fer de Nîmes. Elle est restaurée dans son aspect Midi avec son numéro d'origine E-4162. Classée Monument Historique.

La BB 4240 (ex E-4240) est préservée par la biscuiterie Védère à Montgaillard (près de Tarbes).

La BB 4732 (ex E-4216) est préservée par l'usine Alstom de Tarbes.

La BB 4736 (ex E-4202) est préservée par l'association Rail Modélisme Ariégeois à Tarascon-sur-Ariège.

La BB 4769 (ex E-4701) est préservée à l'annexe de la Cité du Train à Mohon.

Quelques données techniques

Caractéristiques communes aux BB Midi :
Constructeur : CEF (Als·Thom pour les E-4200/4700)
Tension d'alimentation : continu 1,5 kV
Transmission rigide bilatérale par engrenage droit
Diamètre des roues 1400 mm

E-4500 (BB 1600) / E-4000 (BB 1500) :
Chaîne de traction : Banc rhéostatique, contacteurs à commande par arbre à cames
Couplages Série/Parallèle (neuf crans) et Parallèle (six crans)
Shuntage des inducteurs en couplage Parallèle (quatre crans)
Motorisation : 2 moteurs DK80 1500 volts par bogie, suspendus par le nez. Remplacés par moteurs M1B sur 7 locomotives E-4500 et moteurs M1 sur les BB 1608 et 1623 en fin de carrière.
Puissance en régime continu : (E-4500) 735 kW (1168 kW avec moteurs M1B) ; (E-4000) 710 kW
Puissance en régime unihoraire : 1029 kW (DK80)
Aptitude à l'UM double (déposée après transformation en BB 1600)
Freinage électrique par récupération (E-4500) ou rhéostatique (E-4000), déposé sur les BB 1500 et 1600.
Vitesse maximale en service : (E-4000) 60 km/h ; (E-4500) 90 km/h (50 km/h en BB 1600)
Longueur : 11,85 m
Largeur : 2,96 m
Empattement des bogies : 5,55 m
Empattement des essieux : 2,80 m
Masse : (E-4500) 70,5t (76t après transformation en BB 1600) ; (E-4000) 72t (74,2t en BB 1500)

Caractéristiques communes aux E-4100/E-4600 et E-4200/E-4700 :
Chaîne de traction : Banc rhéostatique, contacteurs électropneumatiques
Couplages Série, Série/Parallèle et Parallèle
Motorisation : 2 moteurs M1 par bogie, suspendus par le nez.
Puissance en régime continu : 1160 kW
Vitesse maximale en service : 70-75 km/h ou 90 km/h
Longueur : 12,87 m
Largeur : 2,98 m
Empattement des bogies : 6,00 m
Empattement des essieux : 2,95 m

E-4100/E-4600 :
Aptitude à l'UM triple
Freinage rhéostatique
Masse : 77,8t

E-4200/E-4700 :
Couplages Série (douze crans), Série/Parallèle (neuf crans) et Parallèle (dix crans)
Aptitude à l'UM double
Freinage par récupération
Masse : 80t

Pour plus d'info :

- Bibliographie

Locomotives électriques de type BB Midi et leur descendance - Guy Charmantier - éditions du Cabri
Loco revue n°462 Juillet 1984 : fiche documentaire BB 4100/4600
Correspondances-ferroviaires n°21 Octobre-Novembre-2005
Le Train Spécial n°52 4/2007 : Les BB Midi
Ferrovissime n°11, Décembre 2008 : BB 900, BB 4200 et BB 4700 : des boîtes à ozone sous la loupe
Ferrovissime n°17, Juin 2009 : Les BB 1500 et 1600
Ferrovissime n°66, décembre 2013 : les BB 4100 et 4600

- Ailleurs sur le Web

La fiche des BB Midi sur Wikipedia
Les inventaires des BB 1600 (ex E-4500), BB 1500 (ex E-4000), BB 4100, BB 4600, BB 4200, BB 4700 et BB 4730 sur Trains du Sud-Ouest
Les BB Midi sur Trains-Europe.