Z 7100 - Z 8000
ZR 17100/17200/27100/27200
Zézette épouse X

Z 7100
Les Z 7100 sont des automotrices alimentées en courant continu sous 1,5 kV, mises en service à 33 exemplaires entre 1960 et 1962. Equipées à l'origine de deux cabines, elles pouvaient rouler en autonomie ou attelées à une, deux ou trois remorques unifiées.

ZR 17100/17200/27100/27200
Les remorques unifiées dites "renforcées", réparties à l'origine en quatre sous-séries ZR 17100, 17200, 27100 ou 27200 selon leur équipement, pouvaient être attelées à volonté avec les Z 7100, des autorails ou même des locomotives électriques.

Automotrices et remorques ont été transformées entre 1983 et 1989 en éléments automoteurs indéformables de deux ou quatre caisses. Ces éléments ont été amortis en 2006.

Z 8000
Les Z 9060 et 9061, réimmatriculées rapidement Z 8001 et 8002, sont des automotrices mécaniquement similaires aux 7100 mais équipées d'une chaîne de traction prototype alimentée en courant alternatif 25kV 50Hz. Leur carrière, bien plus courte, s'est achevée en 1980.

Construction

De nos jours le matériel automoteur est omniprésent pour les services voyageurs et pousse inéxorablement les locomotives et le matériel remorqué classique à la retraite. La situation était très différente à la fin des années 1950. De même, si les automoteurs thermiques d'aujourd'hui prennent modèle sur les automotrices électriques avec l'apparition de chaînes de traction électriques permettant le fonctionnement bi-mode, l'approche qui a conduit à la construction des Z 7100 fut diamétralement opposée.

A cette époque, les grandes radiales sont parcourues par des trains longs, lourds et lents, principalement en traction vapeur, tandis que les lignes secondaires sont exploitées en autorails Diesel plus économiques. Seules exceptions, les anciens réseaux PO-Midi et de l'Etat ont entamé des travaux d'électrification avant même que la SNCF ne soit créée et utilisent déjà des automotrices dites "de ligne" par opposition aux automotrices de banlieue. Les Z 3700 assurent notamment de longues étapes Paris-Le Mans.

La seconde partie du chantier d'électrification de la ligne impériale entre Lyon et Marseille permet néanmoins d'entrevoir d'autres possibilités avec des trains nobles rapides qui ne desservent que les grandes métropoles et un service de cabotage en correspondance pour irriguer les villes de moindre importance. Un matériel automoteur léger et électrique parait idéal pour ce type de missions. Outre les économies de combustible, la puissance confortable permet d'envisager des compositions variables jusqu'à trois remorques tout en garantissant de bonnes accélérations et une vitesse élevée pour l'époque de 120 km/h en palier, permettant un usage polyvalent Express/Semi-directs/Omnibus périurbains chargés.

Il s'agit cependant, à l'exception des matériels Banlieue et métrique, des premières automotrices électriques commandées par la SNCF depuis 20 ans. C'est donc le retour d'expérience de l'important programme des autorails unifiés, en particulier des X 2800, qui va servir pour définir les solutions adoptées par cet "autorail électrique tous services". La construction de la caisse emprunte des techniques similaires aux X 2800. Les portes d'accès, l'aménagement intérieur, sièges tissus en 1ere classe, banquettes en moleskine à dossiers hauts sont identiques aux autorails. L'attelage allégé permet des compositions réduites avec des remorques unifiées d'autorails ou, occasionnellement, une voiture classique directe sur un parcours terminal en antenne. Mais les compagnes régulières des Z 7100 sont les remorques unifiées renforcées.

Conception électrique

L'équipement électrique est conforme à ce qui pratique depuis la fin des années 1950 sur les locomotives. Le courant 1500 V est capté par le pantographe (un par sens de marche) puis alimente deux moteurs continus à collecteurs branchés en série avec un rhéostat. Celui-ci est éliminé progressivement par un arbre à câmes Jeumont-Heidmann, que le mécanicien commandait cran par cran ou, plus souvent, par quatre crans de progression automatique avec contrôle de l'intensité. Une fois le rhéostat complètement éliminé, les moteurs fonctionnent à plein champ et trois crans supplémentaires permettent de shunter les inducteurs.

Différence notable avec les locomotives qui peuvent démarrer de lourds convois : les Z 7100 démarrent en principe avec leurs deux moteurs en parallèle et donc alimentés en 1500 V une fois que le rhéostat est éliminé. Cependant, pour améliorer le comportement en adhérence difficile et procurer des crans de traction économiques sur une gamme de vitesses plus faible, une commande permet, si le manipulateur de traction est à zéro, de câbler les moteurs en série. Les crans rhéostatiques et de shuntage demeurant les mêmes. Cette disposition fut très utile sur la ligne des Causses Béziers-Neussargues où la vitesse limite est souvent en deçà des 75 km/h correspondant à la configuration moteurs en parallèle et en plein champ. La sous-série Z 7121 à 7133, engagée sur cette ligne aux fortes rampes, reçoit également un équipement de frein rhéostatique.

Service régulier

A l'origine, les Z 7100 peuvent circuler seules ou accompagnées d'une, deux ou trois remorques unifiées, renforcées ou non. Un train formé uniquement de remorques renforcées pouvait atteindre la vitesse maximale de 130 km/h et disposer de la marche en réversibilité. Au cours de leur carrière, elles sillonnent principalement les vallées du Rhône et de la Saône entre Miramas et Dijon. Leur roulement les emmène jusque Paris-Gare de Lyon durant les années 1966-70 et sur le réseau Sud-Ouest jusque Toulouse, puis en réutilisation sur Ax-les-thermes et Limoges. Seule une circulation d'essai a vu une Z 7100 monter jusqu'à Latour-de-Carol.

Les automotrices à frein rhéostatique, basées en Avignon, assurent les trains de la ligne des Causses. En principe, elles y circulent seules ou accompagnées d'une unique remorque et la marche en réversibilité n'est pas utilisée.

Les Z 7100 empruntent également peu de temps la ligne Narbonne-Port Bou après son électrification (1981). Après modernisation, elles sont alors regroupées en Avignon et à Vénissieux. La ligne Narbonne-Toulouse disparaît de leur roulement, reprise par des Z2, qui s'installent aussi progressivement sur la côte Vermeille et la ligne des Causses. Le service des Z 7100 est alors centré sur des missions régionales Dijon - Bourg-en-Bresse/Lyon/Vienne qu'elles effectueront jusqu'à l'arrivée des Z 24500.

Les remorques unifiées renforcées

Contruites pour accompagner les Z 7100, les remorques unifiées renforcées ont, de fait, une immatriculation de remorques d'automotrices ZR (ou ZS pour celles qui disposent d'une cabine de conduite). Les ZS sont très rapidement réimmatriculées ZRBDx ou ZRABDx, selon la nomenclature qui entre en vigueur en 1962.

Cependant et comme les Z 7100, ces remorques font appel à des techniques de constructions et un aménagement de type Autorail. Elles sont même équipées en début de carrière d'un système de chauffage autonome au PSP qui leur permet d'entrer dans la composition de trains automoteurs formés d'X 2400 ou X 2800.

Quatre diagrammes différents sont réalisés :

ZR BDx 17100 :	17101-17120 - remorque pilote aménagée en 2e classe (62 places) et fourgon
ZR ABDx 17200 :	17201-17208 - remorque pilote à aménagement mixte 1e/2e et fourgon
ZR BD 27100 :	27101-27135 - remorque intermédiaire aménagée en 2e classe (78 places) et fourgon
ZR ABD 27200 :	27201-27212 - remorque intermédiaire à aménagement mixte (1e : 12 places, 2e : 62 places) et fourgon

Le chauffage électrique est ajouté entre 1969 et 1972. Ces remorques peuvent alors être utilisées en trains complets tirés par des locomotives électriques. Il semble que le chauffage autonome n'ait été supprimé qu'à l'aube des années 1980, peu de temps alors la modernisation complète des Z 7100 et des remorques renforcées.

Les Z 8001 et 8002

Ces deux automotrices prototypes sont mises en service en 1962. Elles sont semblables aux Z 7100 (caisse, bogies, moteurs de traction) à l'exception de l'appareillage de commande électrique conçu pour fonctionner sous courant alternatif monophasé 25 kV - 50 Hz. Un transformateur abaisse la tension à 1913 V. Son enroulement secondaire dispose de 22 prises branchées à un graduateur qui alimente en tension variable, pendant les phases de mise en vitesse, les redresseurs (ponts de Graëtz à diodes silicium). Cet équipement a par la suite été remplacé par des systèmes de ponts de thyristors différents sur les deux automotrices.

Les Z 8001 et 8002 furent mises en service à Strasbourg sur les axes Nancy-Strasbourg, Metz-Sarrebourg et Nancy-Longwy. En décembre 1968, elles sont mutées en Savoie (Annemasse, puis Chambéry) et roulent sur l'étoile de la Roche sous-Foron vers Evian, St Gervais ou Aix-les-Bains. Elles sont radiées en 1980 avant même que de nouvelles automotrices aptes au 25 kV ne prennent la relève. Elles n'étaient pas équipées pour la marche en réversibilité.

Zébulon : Zézette à Grande Vitesse

Les essais du Turbotrain à Grande Vitesse TGV-001 sont concluants, mais il est acquis qn'en raison du choc pétrolier de 1973, le futur TGV sera électrique ou ne sera pas. Parallèlement, la Z 7115 est avariée la même année. Il est donc décidé de la modifier pour étudier la nouvelle chaîne de traction, en particulier la transmission tripode et les freins à courants de Foucault. Renumérotée Z 7001 et surnommée Zébulon, l'automotrice est équipée de deux bogies moteurs Y 226 mûs chacun par deux moteurs TAO 670 alimentés par hacheur à la tension maximum de 1050 V.

Zébulon effectue une longue campagne d'essais entre 1974 et 1978 pendant laquelle il cumule 900'000 km. Il atteint 309 km/h en 1975. Devenu sans utilité, il est ferraillé en décembre 1981, peu après la mise en service commerciale du TGV Paris Sud-Est.

Modernisation

Afin de remettre les Z 7100 à un niveau de confort comparable aux TGV, voitures Corail et automotrices Z2, un chantier de modernisation lourd est entrepris aux ateliers d'Oullins au début des années 1980. C'est la Z 7124 qui sert de prototype en 1983. La série suit entre 1984 et 1989. La rénovation s'inspire de celle pratiquée sur les X 2800, mais avec des sièges et des revêtements de type Z2. Le câblage électrique est complètement revu avec la suppression d'un pantographe, l'aptitude à l'Unité Multiple, et l'emploi d'un convertisseur statique pour les auxiliaires. Les boîtes d'essieux sont modifiées pour des modèles à rouleaux.

Une modification importante consiste à supprimer la cabine de conduite du poste 1 des automotrices et à former des éléments automoteurs indissociables avec une ou trois remorques. La face avant du poste 2 et les cabines des remorques pilotes sont profondément modifiées pour les renforcer. Ne disposant que de 70 remorques, dont seulement 25 à cabines de conduite, la SNCF réagence les éléments en fonction de leur aptitude au frein rhéostatique. Ainsi, les dix-neuf éléments 7101 à 7120 (moins la 7115 déjà radiée) reçoivent trois remorques, et les treize éléments 7121 à 7133 une seule remorque pilote. Les numéros de remorques sont réattribués en fonction de l'automotrice. Après modernisation, elle correspond à :

- ZAB 7101 - ZRB 27101 - ZRAB 27201 - ZRBDx 17101 (éléments sans frein rhéostatique)
- ZAB 7121 - ZRBDx 17121 (éléments à deux caisses et frein rhéostatique)

Seules les remorques pilotes conservent un fourgon, à l'exception notable de la ZRB 17124 prototype, où il avait été supprimé. Quelques autres différences entre la Z 7124 et la série sont visibles : position des sablières, persiennes au-dessus du bogie moteur, baies de pare-brise, mains courantes, portes drapeau et lanternes, accès de la remorque.

Une carrière discrète

Si la Z 7100 devait être l'alter-ego électrique du X 2800 avec les mêmes types de services, une conception voire même des pièces en commun, ainsi que des modernisations présentant beaucoup de similitudes et la même longévité), la comparaison s'arrête là. Les Z 7100 n'ont pas connu la même gloire et l'amortissement de la série s'est passé dans l'anonymat. Il faut dire qu'avec seulement 33 exemplaires construits, leur périmètre d'action fut nettement plus réduit et qu'elles n'ont pas connu le prestige des relations exclusivement première classe en correspondance avec les trains drapeaux.

Mais c'est surtout la concurrence qui fut plus vive. Si les X 2800 n'ont pas eu de véritables successeurs avant les X 73500 et les AGC, les Z 7100 se sont vu concurrencer dès les années 1980 par les Z 7500 sur les relations express et par les RIO et RRR sur les omnibus. Cela se voit dans les kilométrages moyens de 4 millions de kilomètres quand la majorité des X 2800 se situe entre 5 et 6 millions. Même si ces chiffres sont à relativiser puisque les X 2800 étaient souvent utilisés en UM, ce qui double bien sûr les kilomètres parcourus par chaque train.

Les Z 7100 n'étaient pourtant pas un mauvais matériel. Avec leur 940 kW disponibles à la jante, elles étaient aussi puissantes que deux X 2800 dont le moteur MGO, qui développe une puissance maximum de 606 kW (825 ch), doit alimenter les auxiliaires (génératrice 380V, compresseur d'air, pompes à eau et huile du moteur et la ventilation) et ne fournit que 426 kW de puissance nominale à la jante.

Quelques données techniques

Constructeurs Z 7100 : Decauville (Caisse) - De Dietrich (Bogies) - Oerlikon (Moteurs) - Jeumont (Chaine de traction)
Constructeur ZR et ZRx : Brissonneau et Lotz
Tension d'alimentation : continu 1,5 kV
Chaîne de traction : Banc rhéostatique, arbre à cames Jeumont-Heidmann
Motorisation : 2 x EM 630 dans le bogie moteur.
Transmission : bilatérale à arbre creux.
Disposition des essieux moteurs et porteurs : Bo-2
Puissance en régime continu : 940 kW
Vitesse max : 130 km/h

Longueur : 26,130 m
Masse à vide : Z 7100 : 54,5t, 58t après modernisation
Z 8000 : 59,8t
Remorques avant modernisation ZR 27100 : 23,7t, ZR 27200 : 24t, ZRx 17100 : 24,3t, ZRx 17200 : 24,2t
après modernisation ZRB 27100 : 25,6t, ZRAB 27200 : 26t, ZRBDx 17100 : 26,8t

Dispositions particulières :

Pour plus d'info :

- Bibliographie

Chemins de Fer (AFAC) n°222 (1960/3), n°362 (1983/5)
La Vie Du Rail n°928 (5 janvier 1964) Automotrices tous services 25 kV - 50 Hz
Loco-Revue n°203 (janvier 1961), n°474 (septembre 1985), n°602 et 604 (avril - juin 1997)
Correspondances ferroviaires Hors-série n°3 (2004) : Les Z 7100 un "autorail" électrique?
Rail Passion n°100 (février 2006) : Retour sur une série en sursis
Ferrovissime n°69 (mai/juin 2014) : Z 7100 et Z 8000, des automotrices tous services
Ferrovissime n°70 (juillet/août 2014) : Les ZRx 17000 et ZR 27000, des remorques renforcées pour tous services

- Ailleurs sur le Web

Les fiches Z 7100, Z 8000 et Z 7001 sur Wikipedia
L'inventaire des Z 7100 sur Trains du Sud-Ouest
La fiche Z 7100 sur trains-europe.fr
Les automotrices Z 7100 sur Trains-en-voyage

Documents sur le prototype Z 7001 "Zébulon", disponibles sur l'OpenArchives de la SNCF :
   Le Plan de la Z 7001,
   Note explicative sur l'automotrice Z-7001 expérimentale pour expérimentation des bogies Y 226 et freins à courants de Foucault,
   Photo de profil,
   Photo lors d'une marche d'essai dans les Landes,
   Photo lors d'une marche d'essai dans les Landes,
   Plan du bogie Y 226 1/2,
   Plan du bogie Y 226 2/2,
   Photo du poste de conduite.