La Be 4/7 est une locomotive électrique à bogies destinée à être utilisée sur la ligne du Gothard des CFF. Contrairement aux autres locomotives de la première heure, la Be 4/7 n'était pas équipée d'un , mais d'un avec des entraînements suspendus agissant directement sur les essieux moteurs.
Contexte Lorsque la deuxième série des Be 4/6 (unités 12303 à 12342) fut commandée en , les CFF décidèrent de commander en même temps une locomotive d'un type nouveau, qui différait à bien des égards des autres types de locomotives commandées.
La société SAAS avait proposé, en collaboration avec la SLM, une locomotive qui n'était pas entraînée par des bielles, mais par un essieu unique. L'entraînement proposé provenait de la société américaine Westinghouse. La société Sécheron ayant acquis la licence pour une utilisation exclusive en Suisse. Il n'y avait pas d'applications concrètes à l'époque, notamment avec une puissance supérieure à par essieu. Une offre fut néanmoins soumise.
Cahier des charges vignette|Fiche technique complète de la Be 4/7 de la SLM - 3 pages Les CFF exigèrent de l'industrie qu'elle remplisse le cahier des charges suivant :
Vitesse maximale de Transport d'une charge remorquée de sur une pente de à Démarrage en toute sécurité sur une pente de avec accélération à en 4 minutes trois allers-retours Lucerne - Chiasso en 24 heures () Frein électrique pour compenser le poids de la locomotive dans les pentes Possibilité d'utiliser la commande multiple
Attribution et développement du projet La commande de la locomotive pour trains voyageurs fut passée comme suit :
SAAS / SLM : étude de projet et construction
Hormis le respect du cahier des charges, les CFF accordèrent aux constructeurs une grande liberté dans l'élaboration des différents projets.
Caractéristiques techniques vignette|Schéma de la Be 4/7
La partie mécanique
Châssis et organes de roulement Le châssis était composé de deux bogies. En raison de l'entraînement individuel des essieux, les cadres étaient conçus comme des cadres extérieurs. Chaque bogie comportait deux essieux moteurs et un de type Bissel. Le bogie du de la locomotive possédait en plus un essieu porteur de type . Cet essieu supplémentaire, qui donnait à la locomotive la disposition asymétrique des essieux (1'B1')(B1') était nécessaire, du fait que l'on ne voulait pas dépasser une charge statique par essieu de , afin de compenser les charges dynamiques de l'entraînement individuel des essieux à suspension. Quant au poids total de la locomotive, on partit du principe qu'il ne serait pas inférieur à celui d'une Be 4/6.
Les essieux porteurs extérieurs avaient un jeu latéral de et l'essieu central Adams un jeu de par rapport au châssis du bogie.
Transmission de la force de traction La transmission des forces de traction et de choc s'effectuait des essieux moteurs aux deux bogies. De là, les forces étaient transmises à l'extérieur aux crochets de traction et aux tampons. À l'intérieur, les bogies étaient reliés pour la transmission des forces par une barre d'attelage fixée aux bogies par des ressorts coniques. Les bogies étaient en outre reliés par deux barres d'accouplement servant d'attelages de secours. Un articulé entre les bogies améliorait la tenue de la locomotive dans les courbes.
Entraînement Les carters des étaient soutenus par des poutres transversales dans les bogies et vissés à des supports. Le couple de chaque moteur double était transmis par un pignon à une grande roue dentée commune. Celui-ci était fixé sur un arbre creux qui était logé dans le carter de moteur commun et entourait l'essieu moteur. Cet arbre creux entraînait les roues motrices via des et des ressorts hélicoïdaux. Les roues motrices étaient dimensionnées de manière à pouvoir utiliser les bandages des locomotives à vapeur de l'ancienne , alors que ces dernières étaient sur le point d'être retirées du service.
Caisse de la locomotive La caisse de la locomotive était constituée d'un pont continu avec des éléments de caisse vissés sans avant-corps. Le pont de la locomotive s'appuyait en trois points sur les deux bogies :
Support de pivot fixe entre les deux essieux moteurs du . Support de pivot avec jeu longitudinal entre l'essieu moteur extérieur et l'axe de bissel du . palier de support à rouleaux à ressort au-dessus de l'attelage intérieur du
Les forces de traction et de choc n'étaient pas reprises par la caisse. Le plancher du pont de la locomotive avait la forme d'un caisson, où les moteurs et les roues motrices faisaient saillie. L'accès aux moteurs était assuré par des trappes situées sur le dessus et dans les parois longitudinales. Un conduit de ventilation s'étendant sur toute la longueur de la salle des machines était vissé au plafond de la caisse.
La caisse de la locomotive contenait tout l'équipement électrique, le transformateur prenant place au centre.
Contrairement à la plupart de ses contemporaines, la Be 4/7 ne possédait pas de persiennes d'aération latérales sur la caisse, car toute la ventilation se faisait par le toit.
Dispositifs de freinages Le frein automatique et le agissaient pour chaque bogie sur les essieux moteurs et l'essieu porteur intérieur, les essieux porteurs extérieurs n'étant pas freinés. Chaque cabine de conduite disposait d'un frein à main qui agissait sur le bogie correspondant.
Vitesse maximale Dans la deuxième moitié des années 1930, la vitesse maximale fut augmentée de 75 à .
La partie électrique
Circuit principal Le courant était capté sur la caténaire par deux pantographes. À partir de chaque prise, le courant était acheminé via un sectionneur, une bobine de paratonnerre vers l' à huile commandé de manière électropneumatique. De là, le courant parvenait au transformateur. Le refroidissement de l'huile du transformateur était assuré par des faisceaux de tubes fixés au couvercle du transformateur et immergés dans l’huile, ces derniers étant parcourus par l'air de ventilation. Les bobines de paratonnerre furent retirées plus tard, car elles n'étaient pas nécessaires.
Les quatre moteurs jumelés étaient connectés en parallèle. Ils recevaient le courant de traction via une batterie de deux fois neuf interrupteurs individuels électropneumatiques (sauteurs). Le transformateur avait 8 prises de 100V à 864V. Les 28 crans de marche étaient obtenus par l'interconnexion des sautoirs avec un transformateur supplémentaire et trois bobines d'arrêt.
Chaque moteur jumelé avait un séparé. Les deux interrupteurs d'inversion de chaque bogie étaient commandés chacun par un entraînement électropneumatique commun et possédaient les positions « marche avant », « marche arrière » et « freinage électrique ». Le blocage en position zéro permettait de déconnecter le ou les moteurs défectueux.
Circuit auxiliaire Sur la locomotive se trouvaient les circuits auxiliaires décrits ci-dessous, alimentés en :
Un compresseur rotatif Deux ventilateurs. Ces derniers dirigeaient l'air à travers des persiennes dans le toit de la locomotive vers la salle des machines, via le canal de ventilation vers les moteurs de traction, à travers les tubes de refroidissement d'huile dans le transformateur et à travers les boîtiers des résistances Un groupe de convertisseurs pour la charge de la batterie Chauffage de la cabine de conduite et plaques chauffantes à l'huile
À l'origine, le chauffage des trains était alimenté par des tensions de 800V, 1'000V et 1'200V via des sauteurs mutuellement verrouillés par le transformateur. Plus tard, les tensions furent modifiés en 600V, 800V et 1’000V et par la suite, les niveaux 600V et 800V supprimés.
Frein électrique Le frein électrique utilisé était, comme sur les Be 4/6 de la deuxième série, un frein à résistances à courant alternatif avec excitation séparée. Le courant d'excitation était fourni par le transformateur supplémentaire mentionné ci-dessus. La commande s'effectuait par l'intermédiaire des points de paliers normaux. L'énergie produite était dissipée dans des résistances de freinage qui, contrairement aux Be 4/6, ne se trouvaient pas sur le toit de la locomotive, mais dans des puits situés de part et d'autre du transformateur principal. Le refroidissement était assuré par des clapets à commande automatique qui faisaient passer l'air de ventilation par les puits. Les résistances de freinage étaient en partie utilisées en mode de conduite comme résistance de shunt du pôle d'inversion pour les moteurs de traction.
Commande multiple La commande multiple ne fut finalement jamais installée sur les Be 4/7.
Facilité d'entretien Comparée à l'aménagement clair et facile d'entretien de la caisse de la locomotive Be 4/6, celle de la Be 4/7 était tout simplement « encombrée ». Le contrôle d'un moteur de traction par les existantes était déjà une entreprise périlleuse.
Contrairement aux Be 4/6, les batteries se trouvaient dans la caisse. Une trappe dévissable se trouvait sur le côté de cette dernière. Des œillets étaient fixés sur le toit de la locomotive, ce qui permettait d'accrocher un pont roulant avec un chariot. Il est évident que cela ne facilitait pas le remplacement de la batterie. C'est pourquoi, avec l'apparition des chariots élévateurs, les batteries à changer ont généralement été introduites par une fenêtre et placées manuellement à l'intérieur.
Service régulier droite|vignette|La Ce 6/8 II 14253 et la Be 4/7 12504 traversent le pont inférieur de Wattingen. Le , la Be 4/7 12501 fut réceptionnée par les CFF et fut engagée comme prévu dans des courses d'essai entre Berne et Thoune. Fin , elle fut envoyée sur la rampe nord du Gothard pour des essais de démarrage. Il s'agissait de prouver qu'elle était aussi performante que les Be 4/6. Dans le cadre de ces essais, elle a remorqué un convoi représentant 300 t de charge remorquée à en 2 minutes à compter du démarrage.
La livraison des six locomotives fut effectuée au milieu de l'année 1922. À ce moment-là, toutes les locomotives étaient stationnées au dépôt de Berne. Leur carrière au Gothard commença en , depuis le dépôt d'Erstfeld.
Les six machines furent intégrées au plan de circulation de 1923 à 1928. Jusqu'en 1927, elles étaient stationnées au dépôt d'Erstfeld, après quoi elles rejoignirent celui de Bellinzone. De 1926 à 1929, les Be 4/7 parcoururent en moyenne - par an. Pour les Be 4/6, c'était environ la moitié, ce qui doit toutefois être relativisé dans la mesure où les prestations journalières programmées des Be 4/6 au Gothard entre Erstfeld et Bellinzone étaient à peu près les mêmes, notamment les trains directs entre Lucerne et Chiasso.
Ces locomotives étaient très appréciées du personnel de conduite, car elles avaient une excellente régularité de marche par rapport à la « cahoteuse » Be 4/6. C'est pourquoi les six locomotives étaient généralement toutes engagées dans les horaires.
Lorsque les premières Ae 4/7 apparurent au Gothard à partir de , les machines Be furent déplacées les unes après les autres. En 1930, les numéros 12501-12503 arrivèrent dans l' (Suisse romande) à Lausanne. En 1931, elles furent transférées à Berne. Durant la période horaire 1930/1931, ces unités étaient surtout utilisées au Simplon dans le service de traction et de poussée Domodossola - Iselle. Elles furent également à la tête de certains trains de marchandises Domodossola - Brigue - Domodossola.
En 1932, la 12504 et en 1936 les 12505 et 12506 furent transférées à Berne. En 1940, l'entretien fut déplacé des ateliers principaux de Bellinzone à ceux d'Yverdon. Le dépôt de Berne avait un plan de circulation pour les six machines, qui comprenait Bâle (via Delémont), Porrentruy, La Chaux-de-Fonds, Fribourg, Thoune et Olten. Ce plan comprenait également une paire de trains rapides Bâle - Delémont - Bâle.
Leur répartition dans les dépôts changea en 1966. Bien qu'elles aient déjà fonctionné auparavant avec les Be 4/6 du dépôt de Bienne dans un plan commun, elles ne furent réellement attribuées à Bienne que cette année-là.