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CANTONS, SIGNALISATION, ZONES ET DTECTION

EN MODLISME FERROVIAIRE

Jean-Pierre PILLOU 15 novembre 2008

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SOMMAIRE

1 INTRODUCTION....................................................................................................................3

1.1 PRAMBULE ...........................................................................................................3

1.2 QUELQUES RFRENCES UTILES .......................................................................4

2 CANTONS ET SIGNALISATION .....................................................................................5

2.1 CANTONNEMENT ET SIGNALISATION SUR LES RSEAUX RELS................5 2.1.1 GNRALITS ................................................................................................5 2.1.2 LE BLOC MANUEL (BM)................................................................................6 2.1.3 LE BLOC AUTOMATIQUE LUMINEUX (BAL).............................................6 2.1.4 LE BLOC AUTOMATIQUE PERMISSIVIT RESTREINTE (BAPR) .........7 2.1.5 AU-DEL DU PRINCIPE DE BASE ................................................................7

2.2 CANTONNEMENT ET SIGNALISATION SOUS CDM-RAIL ................................9 2.2.1 LE BLOCK-SYSTEM DE CDM-RAIL: PRINCIPE DE BASE..........................9 2.2.2 PROTECTION DES ZONE D'AIGUILLES.....................................................12

3 AUTOMATISATION DU RESEAU FERROVIAIRE (MODELES REDUITS) ...............15

3.1 ZONES DE RALENTISSEMENT ET ZONES D'ARRT........................................15 3.1.1 ANALOGIE AVEC LES TRAINS REELS ......................................................15 3.1.2 LES ZONES EN MODELISME FERROVIAIRE ............................................16

3.2 LES DIFFRENTS MODES DE DTECTION .......................................................20 3.2.1 DTECTION PAR AIMANT ET I.L.S. ...........................................................20 3.2.2 DTECTION PAR INTERRUPTION D'UN FAISCEAU INFRA-ROUGE .....21 3.2.3 DTECTION PAR RFLEXION D'UN FAISCEAU INFRA-ROUGE............22 3.2.4 DTECTION PAR MESURE DU COURANT SUR RAIL ISOL ..................23 3.2.5 DTECTION DE TENSION SUR RAIL ISOL .............................................25

EN PREPARATION 3.3 EMPLACEMENT DES DTECTEURS.....................................................................26 3.4 EMPLACEMENT DES DTECTEURS EN PLEINE VOIE .......................................26 3.5 EMPLACEMENT DES DTECTEURS EN ZONE D'AIGUILLAGES........................27

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1 INTRODUCTION

1.1 PRAMBULE

Le but de ce document est de proposer une approche aussi simple que possible pour aborder l'automatisation des rseaux de trains miniatures. Le document s'appuie sur le logiciel CDM-Rail, mais l'approche propose est aussi compatible avec les autres logiciels de pilotage disponibles sur le march.

Seront donc abords dans la suite les points suivants: rappel des principes de base de la protection de la circulation des trains par cantons,

ou "block-system". indications sur la signalisation associe. comment, au dessus de cette dcoupe en cantons, peut-on automatiser le

fonctionnement d'un rseau ferroviaire miniature. illustration des points ci-dessus sur la base du logiciel CDM-Rail.

Le chapitre 2 aborde les deux premiers points (cantons et signalisation). Le chapitre 3 aborde le 3 me point (automatisation du rseau miniature).

La dcoupe en cantons (ou "block-system") est aussi utilise dans les chemins de fer rels, mais est beaucoup plus complique que la version simplifie prsente au chapitre 2. La description prcise de ces diffrents types de "block-systems" sort du cadre de ce document.

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1.2 QUELQUES RFRENCES UTILES

Les quelques liens suivants pourront fournir des complments d'information trs utiles pour une meilleure comprhension des diffrents types de "block-systems", et la signalisation associe.

Principe du block automatique lumineux: http://www.metro-pole.net/expl/signal/bal.htm

Signalisation ferroviaire en France: http://pagesperso-orange.fr/geillon/trains/signaux/

Signalisation ferroviaire SNCF: http://www.transurb.net/bal/signaux1s.htm

Signalisation ferroviaire SNCF: http://www.carreweb.fr/stfr/sl.html

Abrg de signalisation SNCF: http://e.bournez.free.fr/signalisation.pdf

Block Systme en modlisme: http://alain.canduro.free.fr/block.htm

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2 CANTONS ET SIGNALISATION

2.1 CANTONNEMENT ET SIGNALISATION SUR LES RSEAUX RELS

2.1.1 GNRALITS

Le principe de base utilis dans la plupart des pays, pour viter les collisions entre trains, consiste dfinir des sections de voies dlimites par des signaux, et de faire en sorte que deux trains ne puissent pas se trouver simultanment sur la mme section. Ces sections de voie s'appellent des "cantons", ou "sections de block".

A la limite entre deux cantons contigus, on trouve donc un signal qui peut prendre (sur le rseau franais) les trois tats indiqus sur le figure suivante: vert: voie libre. jaune: avertissement: le signal suivant est rouge, et il faut donc ralentir pour tre

en mesure de s'arrter avant. rouge: smaphore: le canton suivant est occup, et le train doit s'arrter.

Figure 2-1: Les 3 tats du signal de dlimitation de canton.

Pour qu'un tel systme fonctionne, il y a donc deux conditions videntes respecter: un canton doit avoir une longueur suprieure n'importe quel train. lorsqu'un canton est occup, et donc que le signal qui le prcde est dans l'tat

"smaphore", le signal d'avertissement qui prcde le smaphore doit tre sufisamment loign pour permettre au train suivant de s'arrter avant le smaphore.

Voie libre Avertissement (ralentissement) Smaphore (Arrt du train)

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En France, il existe trois types diffrents de "block systems": le bloc manuel (BM), le bloc automatique lumineux (BAL) le bloc automatique permissivit restreinte (BAPR)

2.1.2 LE BLOC MANUEL (BM)

Le bloc manuel (BM) est utilis sur les lignes trs faible trafic. La longueur des cantons peut atteindre 20-30 Km, le positionnement des feux n'est pas automatique: il est fait par des agents qui communiquent entre eux (tlphone, ...) pour transmettre la position des trains.

2.1.3 LE BLOC AUTOMATIQUE LUMINEUX (BAL)

Le bloc automatique lumineux (BAL) est utilis sur les lignes trafic trs dense. La longueur des cantons est toujours comprise entre 3 Km (maximum) et 1,5 Km (minimum pour permettre au train de s'arrter avant un smaphore). L'tat des signaux est gr automatiquement partir de la position des trains (voir description du fonctionnement 2.1.2). Le signal de dbut de canton peut prendre chacun des trois tats indiqus sur la figure 2-1. La figure 2-2 montre le principe: Si un train occupe le canton 3, alors le signal en amont du canton 3 passe dans l'tat "smaphore" (rouge = voie occupe), et le signal en amont du canton 2 passe dans l'tat "avertissement (jaune = ralentissement avant smaphore).

Figure 2-2: principe de fonctionnement du BAL

Donc l'tat de chaque signal dpend de l'tat d'occupation des 2 cantons suivants.

CANTON 3 CANTON 2 CANTON 1

Sens du dplacement

1,5 Km - 2,8 Km 1,5 Km - 2,8 Km

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2.1.4 LE BLOC AUTOMATIQUE PERMISSIVIT RESTREINTE (BAPR)

Le bloc automatique permissivit restreinte (BAPR) est intermdiaire entre le BM et le BAL. Il s'utilise sur les lignes trafic modr. La longueur des cantons peut aller jusqu' 15 Km. Comme pour le BAL, l'tat des signaux est gr automatiquement, mais les signaux de dbut de canton ne prennent que deux tats: voie libre, et smaphore. L'avertissement pour arrt avant le smaphore la frontire de deux cantons, situ environ 1,5 Km en amont du signal ovale de changement de canton, est matrialis par un disque, avec un feu jaune.

Figure 2-3: principe de fonctionnement du BAPR

2.1.5 AU-DEL DU PRINCIPE DE BASE

En fait, le fonctionnement rel est beaucoup plus complexe que ce qui vient d'tre prsent, et la signalisation beaucoup plus tendue. Ainsi, dans le cas du BAL, le train doit en effet s'arrter devant un smaphore. Par contre, il peut repartir en "marche vue", vitesse trs rduite (15-30 Km/h ) de faon pouvoir s'arrter ds que le train qui occupe le canton suivant est en vue. Le smaphore est "franchissable". L'arrt absolu est par contre ncessaire lorsque le signal n'est pas un smaphore, mais un "carr" (2 feux rouges). Le carr se rencontre avant les zones d'aiguillages.

Contrairement au BAL, dans le cas du BAPR, le smaphore est "non franchissable": autrement dit l'arrt est absolu, comme dans le cas du carr pour le BAL. C'est la signification de "PR": permissivit restreinte.

CANTON 2 CANTON 1

Sens du dplacement

jusqu' 15 Km 1,5 Km

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Figure 2-4: Le "carr", arrt non franchissable.

Pour plus de dtails sur les signaux du systme ferroviaire franais, se reporter aux rfrences du 1.2.

Voie libre Avertissement Carr (arrt absolu)

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2.2 CANTONNEMENT ET SIGNALISATION SOUS CDM-RAIL

2.2.1 LE BLOCK-SYSTEM DE CDM-RAIL: PRINCIPE DE BASE

Le block system mis en oeuvre dans CDM-Rail est le BAL: chaque canton est prcd d'un signal pouvant prendre chacun des 3 tats (voie libre, ralentissement, et smaphore). Par contre, le smaphore est considr comme un arrt absolu (comme le carr) contrairement au BAL rel.

Les cantons sont dfinis implicitement par la position des signaux qui les dlimitent. Dans le cas du pilotage d'un rseau, ces signaux peuvent correspondre des signaux physiquement implants en modle rduit, mais ce n'est pas une obligation.

La figure 2-5 montre l'exemple de deux ovales qui comportent chacun 4 cantons: le circuit extrieur est prvu pour une circulation des trains dans le sens des

aiguilles d'une montre. le circuit intrieur est prvu pour une circulation en sens inverse.

Figure 2-5: Dfinition des cantons par les signaux qui les dlimitent.

La simulation intgre dans CDM-Rail, permet de vrifier que la dcoupe en cantons (et donc le positonnement des signaux) est correcte, et permet un contrle correct des trains, avant de passer au pilotage du rseau rel.

La figure 2-6 montre les deux voies de la figure 2-5, mais adaptes une circulation de trains dans les deux sens (sur chacune des voies). A chaque extrmit de canton, on voit donc non plus un signal, mais deux signaux en sens inverses.

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Figure 2-6: dfinition des cantons sur des voies double sens de circulation.

Sur les rseaux rels, sur une voie sens de circulation unique (et donc avec une signalisation dans un seul sens), si un train doit exceptionnellement repartir en sens inverse, cela se fait en "marche vue", et vitesse trs rduite.

Dans CDM-Rail, dans la version actuelle, il est indispensable sur toute voie (mme sens unique), de placer la signalisation dans les deux sens. L'inconvnient est que a alourdit considrablement la reprsentation graphique. C'est pourquoi un attibut de visibilit est associ chaque signal. Si un signal est dfini comme non visible, alors il est dessin en gris (au lieu de noir) pendant les phases d'dition du rseau (figure 2-7), et il n'est pas affich l'cran pendant la simulation ou le pilotage du rseau (comme sur la figure 2-6).

Figure 2-7: Utilisation des signaux "invisibles" (en gris), pour les voies sens unique.

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Une autre contrainte dans la version actuelle de CDM-Rail est que deux feux conscutifs correspondant au mme sens de circulation doivent tre espacs de plus de longueur du train le plus long. En d'autres termes, aucun train ne doit pouvoir tre " cheval" sur plus d'un seul signal.

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2.2.2 PROTECTION DES ZONE D'AIGUILLES

Dans la suite, les termes "aiguille" (terme officiel) ou aiguillage (le plus utilis en modlisme) sont utiliss indiffremment. Jusqu'ici, il n'a t question que des zones de "pleine voie", sans appareils de voie (bifurcations, croisement, grills d'entre de gare, ...). Lorque des aiguilles sont prsentes, il est indispensable d'en protger l'accs par des signaux supplmentaires. C'est d'ailleurs le plus souvent dans ce contexte qu'on rencontre le "carr" (arrt absolu: voir figure 2-4).

La rgle de base pour la protection des aiguilles est relativement simple. Il doit y avoir un signal: sur chacune des voies qui arrive sur la zone d'aiguilles, et dans le sens de l'accs aux aiguilles (en amont des aiguilles)

La figure suivante illustre cette rgle dans le cas d'une bretelle simple (deux aiguilles en vis--vis). Dans CDM-Rail, il n'y a pas de distinction faite entre les diffrents types de signaux: ici, ce sont des signaux 3 feux qui ont t utiliss, alors qu'on trouverait plutt des carrs, mais a ne change rien au principe, pour CDM-Rail, puisqu'un signal 3 feux au rouge est considr comme un arrt absolu. La couleur des feux n'a pas de signification dans la figure suivante: seule importe l'emplacement des signaux.

La configuration du haut est correcte, avec un signal sur chacune des 4 voies qui arrivent sur la bretelle.

Figure 2-8: exemple de la protection d'une bretelle simple.

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Par contre, La configuration du milieu et la configuration du bas sont viter.

Dans la configuration du milieu, un cinquime feu a t ajout sur la voie en bas gauche, mais en sens inverse du signal dj existant. Ce signal serait au rouge, si un train occupait le canton situ sur la gauche de ce signal. En pratique, ce signal n'amne aucun protection supplmentaire par rapport aux deux autres signaux qui se trouvent en amont (dans son sens), c'est--dire les deux signaux situs sur les deux voies de droite. En l'absence de ce signal: Si les aiguilles sont en position dvie, l'tat d'occupation du canton en bas

gauche sera rpercut sur le signal de la voie en haut droite Si les aiguilles sont en position non dvie, l'tat d'occupation du canton en bas

gauche sera rpercut sur le signal de la voie en bas droite.

Outre le fait que ce signal est inutile, il poserait en plus un problme dans le cas particulier de CDM-Rail, car la rgle de distance entre deux feux correspondant au mme sens de circulation ne serait pas respecte (distance suprieure la longueur de n'importe quel train).

Dans la configuration du bas, un cinquime signal a t ajout entre les deux branches dvies des deux aiguilles. Ce cinquime signal est inutile (barr en rouge): il n'amne rien de plus par rapport au signal qui se trouve sur la voie en haut droite. D'autre part, comme dans le cas de la configuration du milieu, la rgle d'espacement entre deux feux ne serait pas respecte.

La figure suivante (2-9) montre l'application de la rgle un grill d'entre de gare. Tous les signaux sont dirigs vers la zone d'aiguillage.

Figure 2-9: protection d'une zone de "grill".

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La figure 2-10 montre l'ensemble de la signalisation, dans le cas d'un rseau plus complexe conforme aux rgles nonces ci-dessus. Noter en particulier la protection de la zone d'aiguilles de gauche, qui inclut les deux aiguillages enrouls, toutes les aiguilles de voies de garages, les aiguilles de ddoublement des voies en gare (en haut), et les aiguilles d'accs aux rampes vers le niveau infrieur ( gauche). Cette zone est assez tendue, mais l'ajout de signaux intermdiaires entranerait des longueurs de cantons trop faibles.

Tous les signaux sont visibles. Si certaines voies sont sens unique, alors les signaux correspondant au sens inverse pourraient tre spcifis comme invisibles.

Figure 2-10: exemple de signalisation sur un rseau complet

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3 AUTOMATISATION DU RESEAU FERROVIAIRE (MODELES REDUITS)

3.1 ZONES DE RALENTISSEMENT ET ZONES D'ARRT

Le chapitre 2 a abord la notion de cantons. Le chaptre 3 aborde maintenant la notion de zone, qui est une subdivision du canton ncessaire en vue du contrle automatique du rseau. Cantons et signaux sont suffisants au niveau de la simulation du rseau. Les zones (et les dtecteurs qui les dlimitent) sont indispensables dans la phase de pilotage rel du rseau.

3.1.1 ANALOGIE AVEC LES TRAINS REELS

Nous avons vu (section 2-1) que, pour les trains rels, il y a deux types principaux de "block-systems": le bloc automatique lumineux (BAL). le bloc automatique permissivit restreinte (BAPR), qui est utilis pour les voies

trafic modr, et avec des cantons plus longs.

3.1.1.1 CAS D'UNE VOIE A SENS UNIQUE DE TYPE BAPR

La figure suivante reprend la figure 2-3 de la section 2-1-4

Figure 3-1: les 3 zones d'un canton BAPR.

CANTON 2 CANTON 1

Sens du dplacement

jusqu' 15 Km 1,5 Km

zone de marche libre

zone de ralentissement

zone d'arrt

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Un canton BAPR se subdivise en 3 zones: la zone de marche libre, entre le signal de dbut de canton, et le disque

d'avertissement, la zone de ralentissement, partir du disque d'avertissement, la zone d'arrt, qui n'est pas vraiment matrialise, mais qui correspond au moment

o le conducteur arrive en vue du smaphore, et stoppe son train.

3.1.1.2 CAS D'UNE VOIE A SENS UNIQUE DE TYPE BAL

A la diffrence d'un canton de BAPR, le signal d'entre de canton BAL gre aussi l'tat d'avertissement (ralentissement), en plus des fonctions de voie libre et de smaphore. En consquence, si le signal d'entre est en mode avertissement, le ralentissement commence ds le dbut du canton. Un canton BAL ne se subdivise donc qu'en deux zones: la zone de ralentissement, la zone d'arrt.

3.1.2 LES ZONES EN MODELISME FERROVIAIRE

Les deux modles de cantons (BAPR et BAL) peuvent tre transposs en modlisme, en vu de l'automatisation des rseaux. Le mode BAPR ( 3 zones) s'utilise plutt pour les trs grands rseaux, et aussi lorsque l'automatisation n'est pas gr pas PC, car l'interconnexion des modules de contrle est plus simple dans cette configuration.

Dans ce document, plutt orient vers le contrle par PC, on n'examinera que le modle BAL, qui permet un trafic plus important (avec des cantons plus courts). L'inconvnient pour les grands rseaux est que l'approche BAL + cantons courts consomme plus de modules lectroniques que l'approche BAPR.

3.1.2.1 SCHEMA DE BASE

Le schma de base des zones l'intrieur d'un canton est montr par la figure 3-2 dans le cas de deux voies sens unique, et par la figure 3-3 dans le cas d'une voie double sens de circulation. Chaque canton comporte donc une zone de ralentissement et une zone d'arrt. Dans le cas de la voie double sens, il y a donc une zone de ralentissement et une zone d'arrt pour chaque sens de circulation. Les frontires entre les diffrentes zones sont matrialises par les traits bleus sur les deux figures. On voit que les frontires de cantons sont aussi (bien sr) des frontires de

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zones, et qu'il y a une frontire de zone supplmentaire, l'intrieur du canton, pour chaque sens de circulation.

Figure 3-2 Configuration standard des zones l'intrieur d'un canton, dans le cas de voies sens unique.

Figure 3-3: Configuration standard des zones l'intrieur d'un canton, dans le cas d'une voie double sens de circulation.

En pratique, chaque fois qu'un train franchira une de ces limites, l'automate ou logiciel devra en tre averti: d'o la ncessit de placer un dtecteur (section 3-3) sur chacune de ces limites. Dans le cas d'un contrle par logiciel, l'information de passage ou prsence du train est envoye vers le PC via le bus de rtrosignalisation: les plus connus sont le bus S88, et le RS de Lenz. Dans le cas o l'on utilise des dtecteurs par mesure de courant, il faudra faire une coupure sur un des deux rails l'emplacement de la limite de zone.

En rsum, donc, pour la configuration de base, il y a deux frontires de zones par canton mono-directionnel, et trois frontires de zones par canton bi-directionnel.

Zone de ralentissement sens 1

Zone de ralentissement sens 2

Zone d'arrt sens 1

Zone d'arrt sens 2

sens 1

sens 2

Zone de ralentissement

Zone de ralentissement

Zone d'arrt

Zone d'arrt

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3.1.2.2 VARIANTES PAR RAPPORT AU SCHEMA DE BASE

Le schma de base expos dans la section prcdente est la solution "passe-partout" qui permet de s'adapter tout type de contrle, analogique ou digital, contrl ou non par PC.

Mais il existe des variantes partir de ce schma, en fonction des cacarctristiques. Ces variantes concernent: la longueur de la zone d'arrt, l'existence ou non de la zone d'arrt (ou plus exactement de la matrialisation de la

frontire de zone d'arrt par un dtecteur).

3.1.2.2.1 Longueur de la zone d'arrt La zone d'arrt a une longueur comprise en 20 cm et 60 cm en HO.

Zone d'arrt courte Il est possible de choisir une longueur d'arrt courte (20-30 cm en HO ) si l'automate de contrle provoque l'arrt immdiat (sans inertie) du train ds qu'il atteint le dtecteur de la zone d'arrt.

Zone d'arrt normale Si l'automate fait un arrt de train avec inertie, alors la longueur des zones d'arrt doit tre calcule en fonction de la vitesse rduite de la zone de ralentissment qui prcde, et de l'inertie programme pour le train. En pratique, ces zones doivent alors avoir une longueur au moins gale 45 cm. les valeurs courantes sont 45 - 60 cm.

3.1.2.2.2 Suppression de la zone d'arrt Certains logiciels de contrle sont capables de connatre la distance qui spare le train de la fin du canton. Dans ce cas, il n'est pas ncessaire de placer un dtecteur au dbut de la zone d'arrt. C'est le logiciel lui-mme qui gre la dclration du train de faon ce qu'il s'arrt temps. C'est le cas pour les logiciels: Railroad Train Controller (RRTC) CDM-Rail

Cette approche permet de ne placer les dtecteurs qu'aux frontires de canton, ce qui permet une conomie substantielle sur les modules lectronique de dtection, qui reprsente la majeure partie du cot d'automatisation du rseau. Quasiment, cela divise le budget par deux, puisqu'il n'y a plus en moyenne qu'un dtecteur par canton au lieu de deux.

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Par contre, cette approche n'est possible qu' condition de calibrer trs prcisment la vitesse de chaque train, et d'utiliser des dcodeurs compensation de charge, seuls capables de garantir un rgularit de fonctionnement suffisante.

Note:

CDM-Rail et RRTC sont aussi capables de grer le dtecteur intermdiaire de zone d'arrt s'il existe. Dans le cas de CDM-Rail, il n'est pas alors vraiment considr comme dbut de zone d'arrt, mais comme un point de resynchronisation intermdiaire, pour remettre jour la distance relle jusqu' la fin du canton. L'utilisation des ces dtecteurs intermdiaires (encore une fois facultative pour ces logiciels) permet d'tre moins exigeant au niveau de la calibration des trains, et de pouvoir s'accommoder de dtecteurs moins performants (sans compensation de charge).

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3.2 LES DIFFRENTS MODES DE DTECTION

Il existe plusieurs types de dtection, qui entrent dans deux catgories: La dtection de passage du train au moment o il franchit la frontire de zone. La dtection de prsence du train sur une zone.

Autant le dire tout-de-suite, la dtection de prsence du train sur une zone est en gnral considre comme plus fiable. En effet, la dtection de passage du train sur la frontire de zone est un vnement plus "fugitif", qui peut tre manqu plus facilement que dans le cas de la dtection de prsence sur zone.

Dans la suite de ce chapitre, cinq types diffrents de dtection sont (rapidement) prsents: dtection par aimant et ILS, interruption d'un faisceau infra-rouge, rflexion d'un faiseau infra-rouge, dtection de courant sur rail de zone isole, dtection de tension sur rail de zone isole,

Bien que cette liste ne soit pas exhaustive, ce sont les cinq types les plus rpandus.

Les trois premiers modes de dtection sont plus simples de mise en oeuvre, car il ne ncessitent pas de pratiquer des coupures de rails pour isoler lectriquement une zone de sa voisine. A l'oppos, les deux dernires mthodes requirent des coupures sur au moins un des deux rails de roulement, ce qui complique un peu la mise en oeuvre. Par contre, ces modes de dtection (dtection de courant, et dtection de tension en 3 rails) sont rputs plus fiables que les autres modes.

3.2.1 DTECTION PAR AIMANT ET I.L.S.

I.L.S signifie interrupteur lame souple. Il s'agit d'un contact mtallique, sous ampoule de verre ( environ 3 mm de diamtre et 2 cm de long), qui ragit lorsqu'un aimant est approch. Un autre nom donn ce dispositif est "Relais Reed".

Il faut quiper chaque train de deux aimants: un l'avant et un l'arrire du train, pour la dtection en marche avant et en marche arrire respectivement. Lors du passage d'un des aimants proximit de l'ILS, le contact se ferme, ce qui permet de transmettre une information de dtection au systme de contrle (par rtro-signalisation dans le cas d'un contrle par logiciel).

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Figure 3-4 Dtection par aimant et ILS

L'avantage de cette approche est qu'elle vite de grosses modification des voies (pas de coupures sur les rails). Ses inconvnients sont: Modification de tous les trains par ajout d'aimants. C'est assez simple faire

l'chelle HO, mais souvant compliqu (voire impossible sur certaines locos) l'chelle N.

Risque de "ratage" de passage. L'vnement de passage de l'aimant est trs court dans le temps, et peut donc tre occasionnellement rat: un bon rglage de la distance aimant / ILS est indispensable.

3.2.2 DTECTION PAR INTERRUPTION D'UN FAISCEAU INFRA-ROUGE

Ce mode consiste disposer une barrire infra-rouge, constitue par un metteur et un rcepteur infra-rouge, de faon ce que le faisceau soit interrompu par le passage du train. La figure suivante montre deux approches possible. la partie gauche montre un barrire horizontale, o metteur et rcepteur sont de

part et d'autre de la voie, la partie droite montre une barrire verticale o l'metteur est au niveau de la voie

(entre les traverses, et o le rcepteur serait au dessus de la voie).

Cette approche serait assez sduisante pour ce qui concerne la fiabilit de fonctionnement, puisque, contrairement l'approche "aimant + ILS", la dtection de passage se fait sur tout le train. On ne risque donc pas de rater l'vnement de passage.

Mais l'inconvnient vident est le manque de discrtion des metteurs rcepteurs, non pas en raison de leurs dimensions ( ce sont souvent des cylindres de 0,5 mm x 1 cm), mais de leur supports. Par contre, ce mode de dtection peut tre intressant dans les zones caches.

petit aimant plac l'avant (sous la loco) et l'arrire du train

Interrupteur Lame Souple (ILS) plac entre les rails, la limite entre deux zones

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Figure 3-5 Dtection par interruption d'un faisceau infra-rouge

3.2.3 DTECTION PAR RFLEXION D'UN FAISCEAU INFRA-ROUGE

Ce mode de dtection repose, comme le prcdent, sur l'utilisation d'un rseau infra-rouge. Par contre, au lieu d'interrompre une "barrire" infra-rouge, il s'agit ici de dtecter le faisceau d'un metteur situ entre les traverses, rflchi sous le train. En l'absence de train, il n'y a aucun faiseau rflchi. Quand un train passe, une partie du rayonnement infra-rouge de l'metteur est renvoy sur le rcepteur.

Contrairement la solution prcdente (barrire infra-rouge), les metteurs et rcepteurs peuvent tre relativement bien dissimuls dans le dcor (en fait, dans le ballast de la voie). La figure suivante montre deux approches possibles. Dans le premier cas (figure du haut), on exploite la rflexion sur le chassis du train,

sans ajout de rflecteur. L'avantage de cette approche est que la rflexion se fait sur tous les locos et wagons, et donc n'est pas "fugitive". Mais l'inconvnient est que l'intensit du faisceau rflchi est faible, et que par consquent, le risque de parasitage (dclenchement spontan) en dehors du passage d'un train) est non ngligeable.

Dans le second cas (figure du bas), on ajoute un rflecteur au moins l'avant de la loco et sur le dernier wagon, ce qui permet de rduire la sensibilit du rcepteur, et donc le risque de dclenchement intempestif. L'inconvnient est que l'on retombe sur des vnements "fugitifs" (les passages de rflecteurs devant le faisceau). Il est toutefois possible de limiter cet inconvnient en multipliant le nombre (ou la longueur) des zones rflchissantes sous les lovos et wagons.

Emetteur Rcepteur

Emetteur

Rcepteur

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Figure 3-6 Dtection par rflexion d'un faisceau infra-rouge

3.2.4 DTECTION PAR MESURE DU COURANT SUR RAIL ISOL

Dans ce type de dtection, l'un des deux rails est aliment par l'intermdiaire d'un circuit lectronique qui va permettre de mesurer si le courant sur la zone branche ce circuit dpasse un seuil donn. La figure 3-7 montre le principe de cette mesure, dans le cas d'un systme digital DCC (c'est exactement le mme principe pour un systme digital marklin).

Figure 3-7 Dtection par mesure du courant

Le courant (dans le fil "K", sur l'exemple, mais a pourrait aussi bien tre sur l'autre fil), passe dans le circuit constitu par deux diodes "tte-bche", et une rsistance en parallle. Les deux diodes sont des diodes de puissance, capables de supporter tout le courant qui peut passer sur cette zone. Souvent, on utilise des diodes 3A, capables de supporter le

metteur rcepteur

metteur rcepteur

SANS RFLECTEUR

AVEC RFLECTEUR rflecteur coll sous la loco ou le wagon

J

K

R = 1 KOhm (environ)

tension > 0,7 Volt si I > 0,7 mA

coupures sur un rail aux frontires de la zone dtecter

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courant consomm par une unit de traction multiple (UM). Il faut une diode dans chaque sens, pour que le courant puisse passer dans les deux sens, puisque le signal digital est alternatif. Lorsque le courant est infrieur 0,5 mA, les diodes ne conduisent pas, tout le courant passe dans la rsistance, et la tension au bornes des diodes reste infrieure 0,5V. Si le courant dpasse 1mA, alors les diodes conduisent, et la tension aux bornes de l'ensemble est comprise entre 0,7V et 1V.

La passage d'une locomotive, ou mme d'un essieu graphit suffit donc faire monter la tension aux bornes des diodes au-dessus de 0,5V, ce qui est dtect par l'lectronique du module (non reprsente ici), et transmis au systme de contrle (par les bus de rtrosignalisation, RS ou S88, dans le cas d'un contrle par PC).

Notes importantes: 1) Pour pouvoir mesurer le courant sur une zone, il est bien entendu indispensable que cette zone soit lectriquement isole de ses voisines. D'o la ncessit des coupures de rails. 2) l'isolation de la voie n'est ncessaire que sur un seul rail, pas sur les deux (sauf dans le cas particulier d'une boucle de retournement).

L'avantage de ce type de dtection est que, comme la loco continue tre alimente sur le tronon isol reli au dtecteur, ce tronon isol peut tre assez long, et par consquent il y a peu de risques de "manquer" la dtection. En pratique, la section isole est la zone complte (ralentissement, arrt) surveiller.

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3.2.5 DTECTION DE TENSION SUR RAIL ISOL

Ce mode de dtection est trs souvent confondu avec le prcdent. Mais le principe est fondamentalement diffrent, du fait que l'alimentation de la loco ne passe plus par ce module de dtection. Le principe consiste isoler un tronon de rail, et le relier par l'intermdaire d'une forte rsistance (pour limiter le courant), au fil autre que celui auquel est connecte le reste de cette file de rail. Par exemple, sur la figure 3-8, la file de rail du haut est relie au fil J, et le tronon isol devra tre reli au fil K via la rsistance de rappel. En l'absence de train, aucun courant ne parcourt la rsistance, et la chute de tension

sur cette rsistance est donc nulle. En prsence du train, le tronon isol est mis au potentiel du fil J par les roues de la

locomotive, et donc, la tension aux bornes de la rsistance est gale la tension entre J et K, c'est--dire de l'ordre +- 18 volts ou +- 20 volts. Cette tension peut ensuite tre exploite pour piloter un opto-coupleur qui transmet le signal de dtection.

Le gros problme de cette approche en 2 rails est que l'essieu qui tablit le contact ne contribue plus l'alimentation en courant de la loco. De ce fait, le captage de courant peut devenir problmatique, surtout pour les locos avec peu d'essieux (locotracteurs, par exemple). Il est donc ncessaire de rduire au maximum la longueur de cette section, et alors, on tombe dans un problme de fiabilit de dtection.

Figure 3-8: Dtection de tension en 2 rails

J K

R = 47 KOhm (environ)

en l'absence de train: 0V

J K

R = 47 KOhm (environ)

en prsence de train: 18 volts

connexion via le systme de captage de courant de la loco

tronon de rail "flottant"

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La figure 3-9, montre la variante de ce montage dans le cas d'un systme 3 rails. Dans ce cas, la mise au potentiel "J" du tronon isol se fait par l'intermdiaire de l'essieu non isol. L'exemple repose sur un systme DCC (fils J et K), mais le principe s'applique de la mme faon un systme digital Marklin.

Figure 3-9: Dtection de tension en 3 rails.

Mais la grosse diffrence par rapport au systme 2 rails, est que l'essieu qui tablit le contact continue capter le courant par l'autre file de rails. On peut donc sans problme allonger la longueur de la section "flottante", et de ce fait revenir une fiablit trs satisfaisante. En fait, ce mode de dtection est pratiquement le meilleur compromis en 3 rails.

3.3 EMPLACEMENT DES DTECTEURS

3.4 EMPLACEMENT DES DTECTEURS EN PLEINE VOIE

J K

R = 47 KOhm (environ)

en l'absence de train: 0V

J K

R = 47 KOhm (environ)

en prsence de train: 18 volts

connexion via l'essieu conducteur de la loco

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3.5 EMPLACEMENT DES DTECTEURS EN ZONE D'AIGUILLAGES