La régulation des circulations

1. Un découpage nécessaire

Tout comme dans la réalité, le réseau doit être découpé en sections, appelées cantons, pour permettre la régulation du trafic. La longueur d’un canton doit être au moins égale à la longueur du plus grand train, à laquelle on ajoute la distance entre le point d’arrêt de la locomotive et la limite du canton suivant (une vingtaine de centimètres environ). Cela fait, à l’échelle HO (rapport de réduction de 1/87), des cantons de 2 m environ, voire plus selon la taille des convois que l’on envisage de faire circuler.

Le fonctionnement du cantonnement est simple. C’est cette simplicité qui rend le système fiable. Prenons un exemple : un train est en approche sur le canton 10. Tous les signaux sont au vert.

Le train est arrivé sur le canton 11, le feu du canton 10 passe au rouge.

Le feu reste au rouge durant tout le temps que le convoi traverse le canton 11.

Le train a totalement quitté le canton 11, le feu du canton 10 repasse au vert et celui du canton 11 passe au rouge.

Le canton doit donc être totalement libéré pour qu’il devienne accessible au train suivant. De cette façon, il n’est pas possible qu’un convoi puisse en rattraper un autre.

Par ailleurs, le feu ne doit passer au rouge qu’une fois le convoi entièrement sorti du canton, car il faut tenir compte du cas où l’élément moteur est placé en queue de convoi, ce qui peut être...

1. Le principe général

La convention de nommage s’enrichit de deux lettres supplémentaires pour désigner les appareils de voie :

A : aiguillage

T : TJD (traversée jonction double), ou TJS (traversée jonction simple) ou croisement

En cas d’aiguillage, il est préférable de placer les limites de canton au niveau de celui-ci. Et celles-ci doivent toujours être du côté du talon. L’exemple suivant indique en plus la position des détecteurs et des signaux. Les signaux du côté du talon doivent afficher un carré (deux feux rouges) dans le cas où l’aiguillage n’est pas orienté sur cette voie. D’ailleurs, l’activation du détecteur associé doit immédiatement déclencher un arrêt d’urgence afin qu’il ne soit pas possible de s’engager sur un aiguillage qui n’est pas correctement orienté.

2. Les exceptions

Il n’est cependant pas toujours possible de créer des cantons de la longueur du plus long train, en particulier s’il est placé entre deux aiguillages. Dans ce cas, la longueur du canton est imposée par la distance entre les aiguillages. Ces cantons courts n’ont pas besoin de trois détecteurs de présence. En dessous de 1 m de long, il n’est pas vraiment nécessaire de placer...

1. Une vraie menace

Il existe une menace permanente qui pèse sur les amplificateurs : il s’agit des courts-circuits. Et sur un réseau de trains, les risques de courts-circuits sont nombreux :

Même si certains amplificateurs de sortie (ceux basés sur le circuit LMD18200) disposent d’une protection efficace contre les courts-circuits, il peut être rassurant d’ajouter une protection supplémentaire afin de limiter les risques de destruction intempestive.

Il est important de bien faire attention au câblage des différents amplificateurs si ceux-ci alimentent les sections successives d’une même voie. S’ils sont câblés dans le même sens, il y aura peu de risques. Par contre, s’ils sont câblés en sens opposé, il y aura un court-circuit lors du franchissement de la limite, ce qui peut entraîner la destruction immédiate de l’un des deux boosters, voire des deux, la plupart du temps. Le court-circuit se produit en raison de la circulation du courant entre les roues chargées de capter l’alimentation électrique.

Ce problème peut également se produire avec un seul booster dans le cas des équipements de manœuvres tels que les boucles ou les triangles de retournement. Il faut alors prévoir un circuit de commutation, manuel ou automatique, pour le protéger des courts-circuits.

2. La protection passive

C’est une méthode fort simple, et malgré tout efficace. Il suffit d’insérer une ampoule à incandescence dans le circuit de sortie pour obtenir une protection efficace contre les courts-circuits.

Le fonctionnement est élémentaire. La résistance du filament d’une ampoule a une valeur très faible lorsque l’ampoule est éteinte, mais devient bien plus élevée dès que celle-ci s’allume, à cause de la chaleur dégagée par le filament. Ceci ne fonctionne donc pas avec des lampes à LED.

En fonctionnement normal, sans court-circuit...

1. Le respect du feu

Pour contrôler le déplacement des trains, il faut pouvoir les arrêter si le feu est rouge en sortie de canton. Pour cela, il faut effectuer le découpage électrique du réseau en cantons. C’est un peu contraignant, car il faut prévoir un sectionnement électrique par des éclisses isolantes tous les 2 m environ. Mais cela a l’avantage de garantir une répartition régulière de l’alimentation électrique en supprimant les problèmes de déperdition dans les rails. Ces cantons permettent de gérer des zones d’arrêt pour les convois, ils offrent aussi la possibilité de lire l’identification de la locomotive présente sur le canton au moyen du canal de retour d’information.

En analogique, une zone d’arrêt correspond à une section d’environ 50 cm de voie qui peut être isolée électriquement sur l’un des deux conducteurs au moyen d’un relais. Il s’agit généralement d’un relais bistable, qui offre l’avantage de ne nécessiter une alimentation électrique que pour changer d’état. C’est la solution classique, utilisée en analogique depuis des dizaines d’années. En digital, la méthode précédente reste utilisable, mais présente le défaut de provoquer un arrêt brutal, ainsi que l’extinction des feux de la locomotive.

Il existe des méthodes spécifiques au numérique...

1. Un arrêt en douceur

On peut aussi faire autrement. Plutôt que de découper les rails pour aménager des zones d’arrêt, on peut utiliser des détecteurs à infrarouge pour envoyer un signal d’arrêt lorsque le convoi est détecté.

Finalement, il existe un moyen plus simple pour arrêter les trains en douceur : envoyer sur les voies un signal DCC broadcast d’arrêt. Cela présente l’avantage d’être compatible avec tous les modèles de décodeurs.

Évidemment, il faut un amplificateur par canton. En contrepartie, il n’y a plus besoin d’installer des relais et de couper les rails à nouveau. Le sectionnement mis en place pour les cantons est suffisant.

Cela offre une indéniable souplesse de fonctionnement.

Si les voies sont à double sens et si tous les cantons du réseau font à peu près la même longueur, on peut se limiter à un seul détecteur, situé au milieu de chaque canton. Ces détecteurs permettent de surcroît d’améliorer la précision du positionnement des convois pour le poste de contrôle et l’automatisation. Sur une voie à double sens, on se retrouve donc avec trois détecteurs par canton.

La protection active contre les courts-circuits à base d’ACS712 est nécessaire, elle permet de ne pas interrompre le trafic tout en protégeant l’amplificateur.

On doit pouvoir obtenir un arrêt progressif juste en jouant avec des consignes de vitesse généralisées telles que le régulateur sait en générer. Si le train roule déjà à vitesse réduite, l’incertitude sur le point d’arrêt est bien plus faible. Il faudrait donc faire précéder la zone d’arrêt d’une zone de ralentissement, où le signal DCC imposerait déjà une vitesse réduite.

Prenons l’exemple d’un canton type. Les « S » représentent les signaux et les « D » sont les détecteurs.

Si S11B passe au rouge, tout train arrivant sur le canton 11 doit stopper au niveau du signal. Voici comment cela pourrait se passer pour le régulateur, qui est commandé...