Comprendre le chemin de fer
Sifflet et klaxon de locomotive
Comme la technologie entre les sifflets des locomotives à vapeur et les klaxons des locomotives diesel est très différente, nous allons étudier les deux systèmes d'avertisseur séparément.

Sifflet de locomotive à vapeur.
Les sifflets des locomotives à vapeur (whistle) fonctionnent grâce à de l'air comprimé. L'air, qui est en fait de la vapeur provenant directement de la bouilloire, est poussé avec vigueur à l'intérieur d'un tube. La pression de poussée varie entre 90 et 140 lb/pouces carrés. Une ouverture est pratiquée dans le tube. Une partie du tube est replié vers l'intérieur, formant ainsi une lame qui tranchera le flot d'air. Cette soudaine séparation crée une variation de pression de part et d'autre de la lame, ce qui fait entrer l'air en vibration. Cette vibration produit un son audible. Puis, on ajoute au tube une chambre de résonnance pour amplifier le son.

Le sifflet d'une locomotive à vapeur est activé par une corde, directement attaché au levier qui retient la valve d'entrée de l'air. En laissant plus ou moins d'air passer, le mécanicien pouvait faire « chanter » le sifflet de la locomotive. Évidemment, chaque les mécaniciens avaient son propre style.

Tonalité
On peut comparer le sifflet d'une locomotive à un instrument de musique ne jouant qu'une seule note, ou quelques notes en même temps. Dans ce cas-ci, la plupart des sifflets de locomotive à vapeur jouaient un accord formé des notes Fa et La. Un accord formé de ces deux notes est dit dissonant. Ça produit un son qui n'est pas très mélodieux pour l'oreille humaine. C'est plutôt un son qui suggère la peur, et qui fait très sérieux. De plus, le son d'un sifflet de locomotive à vapeur est plutôt bas en tonalité, afin d'augmenter sa distinction d'avec les bruits environnants. Pour les mêmes raisons, les automobiles ont été équipées, par la suite avec un klaxon produisant un son plutôt aigu, afin de ne pas le confondre avec celui d'une locomotive. De toute façon, l'humain associe difficilement un son aigu avec une chose énorme et pesante.

L'effet Doppler
L'effet Doppler est le phénomène qui se produit lorsqu'on entend une source sonore qui est en mouvement, ou lorsque la personne qui écoute se déplace rapidement par rapport à la source sonore. L'effet Doppler nous fait entendre le sifflet de la locomotive différemment au fur à mesure que la locomotive se rapproche, ou s'éloigne de notre position. Pourquoi parler de l'effet Doppler dans un article sur les sifflets de locomotive à vapeur? Parce que Christian Andrean Doppler a découvert ce principe à la suite de l'écoute du sifflet d'une locomotive passant au loin, car les trains étaient la seule véritable source sonore se déplaçant à grande vitesse.

Fabrication
Les sifflets de locomotive étant des objets appartenant au folklore dès leur apparition, plusieurs manufacturiers tels que Lunkenheimer, Crosby, Hancock, Star Brass, et Buckeye se sont lancés dans l'aventure. Ils ont fabriqué des sifflets produisant deux, trois, voire six notes à la fois. Du plus mélodieux au plus effrayant, les commandes pour des sonorités propres à chaque chemin de fer affluaient de partout à travers le monde.

Puissance
Au fils du temps, les sifflets ont dû résonner de plus en plus fort. Au début du chemin de fer, le seul autre moyen de transport terrestre était le cheval. Les zones urbaines ne produisaient pas un bruit de fond très élevé. Puis, avec l'arrivée de l'automobile, les trains ont dû avertir de leur présence à un passage à niveau de plus en plus loin de ce dernier. Finalement, l'insonorisation des habitacles des automobiles augmentant, de même que le bruit généré par l'auto elle-même, il fallait réussir à attirer l'attention du conducteur avec un avertissement sonore distinct.

Des études menées à la belle époque des trains à vapeur ont prouvé que l'augmentation du volume de sonorité des sifflets de locomotive générait plus de bruit dans les habitations situées le long de la voie, que dans l'habitacle d'un véhicule approchant.

De nos jours, plusieurs passages à niveau ne sont pas sifflés par les trains. De nouvelles technologies sont même à l'essai, et devraient être abondamment utilisées dans un proche avenir. Une de ces technologies imite le son d'un sifflet de locomotive approchant (en simulant l'effet Doppler), mais le son n'est dirigé que vers la route. Les habitations environnantes ne sont pas dérangées par le bruit. Ce système porte le nom de AWHS, pour automated wayside horn system.


Klaxon de locomotive diesel
Les klaxons de locomotive diesel, ont vite remplacé les sifflets des locomotives à vapeur pour des raisons de compatibilité. Les locomotives diesel ne générant pas de vapeur, il était impossible de continuer d'utiliser le même type de sifflet. La solution facile fut d'utiliser des klaxons de camion, fonctionnant déjà à air comprimé. L'air comprimé est facilement disponible sur une locomotive diesel à cause du système de freinage, qui fonctionne grâce à l'air comprimé. Cependant, cette solution facile fut rapidement un échec, pour deux raisons. Premièrement, le système de klaxon utilisé par les camions produit un son nettement insuffisant pour prévenir les automobilistes suffisamment à l'avance à l'approche d'un passage à niveau. Deuxièmement, à la suite de quelques accidents, on s'est rendu compte que lorsque les automobilistes entendaient le klaxon du train, qui était en fait un klaxon de camion, ils pensaient à un camion devant ou derrière eux, et ne se méfiaient pas qu'il s'agissait d'un train venant sur leur côté.

On a donc décidé de concevoir un système de klaxon de locomotive spécialement adapté pour ce genre de travail. Le système de klaxon d'une locomotive diesel est constitué d'une ou plusieurs flûtes. Une flûte fonctionne de la façon suivante : un jet d'air comprimé, variant entre 130 lb/pouces carrés et 140 lb/pouces carrés entre dans l'arrière de la flûte. À l'intérieur de la flûte, l'air passe de chaque côté d'un diaphragme, ce qui le fait entrer en vibration. Cette vibration produit un son, en modifiant rapidement le flot d'air, qui produit des ondes sonores. Le son est ensuite amplifié naturellement par la sortie de la flûte, qui a une forme de cône. La fréquence du son produit (on peut aussi parler de la note musicale) dépend de la forme et des dimensions de la flûte.

Tonalité
Au début des klaxons de locomotive diesel, on pouvait entendre deux notes distinctes. Étrangement, les accords produits par les klaxons de locomotives diesel étaient des accords majeurs, plus harmonieux et moins ténébreux que les accords mineurs des sifflets de locomotive à vapeur. Lors de sa conception, on a misé sur la portée du klaxon, plutôt que sur l'aspect mélodieux de celui-ci.

Fabricants
Au sommet de l'épopée des sifflets de locomotive, on comptait plus de 6 fabricants majeurs. Après un jeu d'acquisitions, de faillites et d'abandons de cette part du marché, il n'en reste plus que trois aujourd'hui.

Gustin Bacon Manufacturing Company
Cette compagnie, qui était un important fabricant de boyaux à incendie, a fabriqué quelques modèles avant la Seconde Guerre mondiale. Puis, elle s'est retirée de ce marché. Aujourd'hui, Gustin-Bacon Co n'existe plus, ayant été absorbé par d'autres compagnies, surtout spécialisées dans le domaine de la construction de revêtement d'aluminium. Si votre maison a un revêtement d'aluminium de marque CertainTeed, dites-vous qu'il y a un demi-siècle, le vendeur aurait pu vous proposer un klaxon de locomotive diesel!

Westinghouse Air Brake Company
Évidemment reconnu pour son système de freins pneumatiques, cette compagnie, aujourd'hui devenue WABCO, a débuté dans la fabrication de klaxon pour locomotive (de toute sorte) dès 1910. Son modèle le plus réputé fut sans doute le modèle E2, mais après la seconde Guerre mondiale, WABCO a rapidement perdu du terrain dans le domaine des klaxons de locomotive, et s'est retiré de la compétition.

The American Strombos Company
Cette compagnie, aujourd'hui connue sous le nom de Buell, est toujours active dans le domaine. Bien que leurs modèles pour chemin de fer ne figurent parmi les meilleurs vendeurs, car Buell se spécialise surtout dans les sirènes pour véhicules d'urgence.

Leslie Company
La compagnie Leslie est entrée dans le marché du klaxon de locomotive après avoir obtenu la permission de fabriquer les produits Tyfon, de la compagnie Kockum Sonic's, une compagnie déjà bien établie dans le domaine des cornes de brume et sifflets pour bateau. Kockum Sonic's existe depuis 1870, mais ce n'est qu'en 1930 que Leslie a commencé à développer une ligne de klaxon pour locomotive basée sur le design de Kockum Sonic's. Le modèle A200 s'est bien vendu, allant même jusqu'à orner les locomotives GG1 du Pennsylvania Railroad. La série SuperTyfon, des klaxons déployant des accords sophistiqués, a été mise au point pour faire compétition à la compagnie Nathan-AirChime. La série SuperTyfon fut la ligne de prédilection de la plupart des compagnies ferroviaires dans les années 1950.

Nathan-AirChime Limited
Robert Swanson, en 1949, développa un système de klaxon produisant plusieurs notes à la fois (un accord musical). Jusqu'à maintenant, les klaxons de locomotives diesel étaient presque uniquement à une seule note, contrairement aux sifflets de locomotives à vapeur. D'ailleurs, le but des travaux de Robert Swanson était de reproduire le plus fidèlement possible le son d'un sifflet d'une locomotive à vapeur. En étudiant des théories musicales chinoises, Swanson développa le modèle H6. Le H signifiant Hexatone (Octanote). Malheureusement, ce modèle ne fut jamais très populaire avec les chemins de fer, pesant plus de 100 lb, et mesurant plus de deux pieds de haut. Swanson ne se découragea pas, et perfectionna ce qui allait donner le modèle H5 (jouant 5 notes), avec un profil plus bas, pour accommoder les dégagements réduits inhérents aux tunnels. Puis, ce fut le début d'un long success-story avec le développement des modèles M (1950), P (1953) et K (1954).

Prime Manufacturing, Inc.
Un des plus jeunes joueurs dans le domaine du klaxon pour locomotive, Prime Manufacturing est entré dans le marché au début des années 1970, en imitant le design des SuperTyfon. La compagnie, qui fabriquait déjà diverses pièces de locomotive, a profité de l'expiration du brevet de Leslie pour percer ce marché. Malgré un son plus riche, une construction beaucoup plus robuste que ses compétiteurs, et des clients notoires comme Union Pacific, Prime Manufacturing n'est pas parvenue à se faire une niche dans le marché du klaxon de locomotive. Elle a quitté la compétition en 1999.

Modèles populaires
De nos jours, la compagnie Nathan-AirChimes occupe la part du lion du marché des klaxons de locomotive. Depuis que sa série P a remplacé sa série M, trop coûteuse à fabriquer, et à entretenir, la compagnie est devenue la favorite des chemins de fer nord-américains. En résumé, les modèles les plus populaires rencontrés sur les locomotives sillonnant nos voies ferrées d'aujourd'hui sont:

  • P5 et P5A. La lettre P signifie Pre-set Pitch. Le chiffre 5 réfère au nombre de flûtes, et le A signifie qu'il s'agit d'une édition spéciale pour Amtrak (maintenant répandue à d'autres chemins de fer). Notez que si le klaxon n'a pas toutes les 5 flûtes, son numéro de modèle énumérera toutes les flûtes. Par exemple, le modèle P1345 contient les flûtes 1, 3, 4 et 5. La flûte no 2 n'y est pas. Sur certains modèles, on voit aussi la flûte no 0.
  • K5LA (K signifie Kettle Drum Principle, 5 signifie qu'il y a 5 flûtes, L signifie Low Mount et A, American Tuned)
  • K5H (le K5H est une version exclusivement canadienne. Le H signifie High Mount)
  • K3LA (idem au K5LA, mais avec seulement 3 flûtes)

Note: Certains de ces modèles sont installés avec quelques flûtes pointées vers l'arrière, pour donner un avertissement sonore dans les deux directions. Dans le cas d'un sifflet dont les flûtes no 2 et 4 pointeront vers l'arrière, son appellation deviendra K5LAR24 (R signifie Reverse, et les chiffres 2 et 4 indiquent quelles flûtes pointent vers l'arrière).

Emplacement
L'emplacement du klaxon sur une locomotive a été l'objet de nombreuses études. Le plus loin possible en avant, au centre du toit, etc., tous les emplacements possibles ont été revus. Il y a un compromis à faire en l'efficacité de ce système d'avertissement, et le confort de ceux qui doivent travailler à proximité tous les jours, soit les mécaniciens de locomotive. Les études menées par les instances gouvernementales et ferroviaires ont révélé ce qui suit:

  • Le meilleur emplacement est celui qui est le plus près possible du devant de la locomotive, et en hauteur;
  • La fréquence utilisée n'a pas une si grande importance sur la portée. Ce qui compte le plus, ce sont les harmoniques développées (combinaison de notes musicales). Ceux-ci doivent commander une attention immédiate, et se distinguer de tous les bruits environnants, spécialement des sons pouvant être entendus dans un habitacle d'automobile, dans des conditions normales;
  • Le confort des occupants de la locomotive et du train doit être accru par de meilleurs moyens d'insonorisation, au lieu de varier l'emplacement du klaxon.

Culture populaire
Dans les films, les expositions, ou même les contes oraux, impossible de s'imaginer un train si on n'entend pas son klaxon. Cet avertisseur sonore fait partie de notre culture depuis des lustres. Et aujourd'hui, la taille imposante d'une locomotive cherche à être imitée, du moins en impression, car de plus en plus, voit-on des véhicules utilitaires sport être équipés de klaxons de locomotive. Bien entendu, la loi interdit de s'en servir à plein volume, mais les amateurs les installent dans le but de rappeler aux gens, qu'à l'écoute de ce son, quelque chose d'énorme approche.

Zone urbaine
Étrangement, si certains camions et autres 4X4 se voient munis de klaxon de locomotive, l'utilisation de ce type d'avertisseur en zone urbaine par les chemins de fer est de plus en plus mal vue. Les gens s'installent à proximité des voies ferrées, mais ne souhaitent plus entendre le klaxon d'une locomotive déchirer la nuit. Les municipalités peuvent maintenant interdire l'utilisation d'un avertisseur sonore de chemin de fer sur leur territoire. Mais cette interdiction ne va pas sans mesures très strictes : le passage à niveau doit être muni de barrières bloquant complètement la voie (barrières incontournables), la vitesse des trains est prise en considération, et une étude de faisabilité de projet doit être soumise puis acceptée par Transport Canada. En cas d'urgence, le train donnera quand même des coups de klaxon en guise d'avertissement. N'oublions pas que l'impact entre une locomotive et une voiture se compare à l'impact entre une automobile et une canette de liqueur. Plusieurs états américains, dont la Floride, interdisent aujourd'hui les règlements municipaux bannissant les klaxons de locomotive, après que le taux d'accident eu doublé suite à ces interdictions.