La signalisation française (Part 1)

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La signalisation française

Le système ferroviaire repose sur une conception géniale, en apparence contradictoire aux lois de la physique, qui consiste à faire rouler des véhicules équipés de roues d’acier sur des rails eux-mêmes constitués en acier, la surface de contact de la roue étant limitée au strict minimum. Ainsi on obtient un système de déplacement avec des forces de frottement très réduites, permettant ainsi de véhiculer de lourdes charges avec un minimum d’énergie dépensée. Ce système fut utilisé en particulier dans les mines où les wagonnets de minerai pouvaient être poussés par la seule force humaine.

Toutefois, ce système soulève 2 problèmes majeurs quant à la sécurité des trains :

  1. Les convois étant guidés par les rails en sont rendus prisonniers.
  2. La faible adhérence (acier des roues sur acier des rails) allonge drastiquement la distance de freinage. Celle-ci sera d’autant plus longue que le train sera lourd et sa vitesse élevée.

Face à ces deux problèmes il a fallu d’une part concevoir des appareils de voie tels que les aiguillages, les traversées-jonctions pour le guidage des trains et mettre au point un système de cantonnement que l’on appelle généralement block, permettant d’espacer les trains sur une même voie avec une distance de sécurité suffisante entre eux.

Ces deux systèmes de gestion du trafic nécessitent la mise en place d’une signalisation pour assurer une parfaite sécurité.

Ceci vous paraîtra des évidences mais il est utile de les rappeler pour comprendre la signalisation telle qu’elle existe sur le réseau ferroviaire français afin de pouvoir la reproduire de façon réaliste dans EEP.

Toutefois cet article ne saurait constituer une référence exhaustive dans le domaine de la signalisation ferroviaire française. Celle-ci est particulièrement complexe. La développer ici de façon intégrale ne présenterait aucun intérêt pour les besoins du modéliste. Nous nous bornerons donc à une étude limitée aux aspects les plus utiles pour la construction de réseaux EEP équipés des signaux Sncf les plus usuels.

Les dangers de la circulation ferroviaire

Au vu des deux problèmes majeurs, évoqués ci-dessus, naissent trois risques importants dans la circulation des trains :

Le rattrapage
Image La signalisation française partie 1 - Figure 1
Figure n° 1
Le nez-à-nez
Image La signalisation française partie 1 - Figure 2
Figure n° 2
La prise en écharpe
Image La signalisation française partie 1 - Figure 3
Figure n° 3

Les trois figures ci-dessus se passent de commentaires. Elles se comprennent d’elles-mêmes.

Outre les dangers que nous venons de voir il existe aussi des risques de déraillement pour plusieurs raisons. Dans ce domaine on peut distinguer, entre autres, 3 causes principales :

  1. Le mauvais positionnement des lames d’aiguillage par rapport à la direction de marche du train
  2. La vitesse élevée pour le franchissement d’un aiguillage en voie déviée
  3. La vitesse excessive dans les courbes

Dès lors, face à tous ces risques, la circulation sans cesse croissante des trains a, très vite nécessité la mise en place d’un système de régulation pour assurer la sécurité des convois aussi bien pour le franchissement des appareils de voie que pour l’espacement des trains qui se suivent sur une même voie. Ainsi nous avons abouti à la mise en place d’une signalisation visuelle. A l’origine mécanique, la signalisation avec l’évolution technologique est devenue électrique avec les feux lumineux. Nous sommes même parvenus aujourd’hui à des systèmes électroniques embarqués qui permettent l’affichage de la signalisation à bord des locomotives. C’est le cas des TGV.

Dans EEP, univers totalement virtuel, les risques se limitent principalement au rattrapage, au nez-à-nez et à la prise en écharpe que nous avons vus plus haut. Le risque de déraillement n’existe pas. On peut donc franchir une aiguille déviée ou une courbe très serrée à des vitesses élevées, voire très élevées, sans aucun risque. Toutefois une telle option ne serait pas réaliste et le modéliste virtuel, très souvent soucieux de réalisme, aura à cœur de restituer dans ses réseaux un univers ferroviaire aussi proche que possible du monde réel.

Ainsi la signalisation que l’on peut installer dans EEP participe non seulement à la sécurité des trains entre eux mais aussi à rendre visuellement l’univers virtuel conforme au modèle ferroviaire réel.

Cet article a donc pour vocation d’apporter au lecteur une information précise sur la signalisation française, d’une part et d’en voir les applications principales dans EEP, d’autre part.

Nous traiterons donc de la signalisation des blocks ou cantons automatiques assurant l’espacement des trains et celle de la sécurité dans le franchissement des appareils de voie qui nous sera très utile pour la création des itinéraires. (Voir les articles sur les itinéraires).

La signalisation ferroviaire lumineuse
Le cantonnement

Le cantonnement gère l’espacement des trains et interdit tout risque de rattrapage. Il peut être parfaitement rendu dans EEP.

Il existe dans le réseau de la Sncf trois systèmes de cantonnement :

  1. Le block automatique lumineux ou BAL
  2. Le block automatique à permissivité restreinte ou BAPR
  3. Le bloc manuel ou BM

Nous nous limiterons dans notre article aux 2 types d’exploitation du trafic en mode automatique dans la mesure où ils nécessitent la présence de signaux visibles.

Le block manuel ou BM que nous ne traiterons pas ici nécessite dans la réalité une intervention humaine. Ce type de cantonnement est décliné en plusieurs versions telles que le cantonnement téléphonique (CT) ou le cantonnement assisté par informatique (CAPI).

Par ailleurs nous opérerons une distinction entre les signaux de block automatique destinés à gérer uniquement l’espacement entre les trains et ceux qui assurent la sécurité pour le franchissement des appareils de voie que nous appellerons signaux de gestion des itinéraires, y compris pour un signal protégeant un unique aiguillage sur une voie car un aiguillage implique la gestion de facto de 2 itinéraires, celui en voie directe et celui en voie déviée.

En effet, le block automatique répond à une logique d’espacement de trains qui se suivent tandis que la gestion des itinéraires répond, quant à elle, à un impératif de sécurité entre des convois circulant sur des voies différentes mais susceptibles de se retrouver à un moment donné sur un même appareil de voie. (Voir le schéma de la prise en écharpe plus haut).

Toutefois chacun comprendra, et nous le verrons mieux plus loin avec des exemples concrets, que block automatique et signalisation de transit sur les itinéraires ne constituent pas deux univers indépendants et strictement séparés l’un de l’autre. Leur imbrication dans un réseau même simple pose souvent au modéliste virtuel des problèmes de programmation pour permettre la prise en compte simultanée du block automatique et du transit.

Le block automatique lumineux

Le block automatique lumineux ou BAL est le système d’exploitation du trafic qui assure l’espacement des trains qui se suivent sur une même voie. Il interdit tout risque de rattrapage d’un train par un autre. Ce système d’exploitation est utilisé sur les lignes à trafic ferroviaire important (Paris – Lyon – Marseille par exemple).

La ligne est tronçonnée en cantons d’une longueur variable entre 1,5 à 2 kilomètres.

Le signal lumineux dans le BAL est un signal à 3 feux qui protège l’entrée de chaque canton et régule la vitesse du train :

  1. Vert = Voie libre
  2. Jaune = Avertissement
  3. Rouge = Sémaphore
Image La signalisation française partie 1 - Figure 4
Figure n° 4

De plus le signal BAL 3 feux est équipé d’une plaque F sur le mât indiquant que ce signal peut être franchi au feu rouge sous certaines conditions.

Chacun des états du signal BAL détermine l’action du conducteur :

  1. Vert / voie libre : Les 2 cantons suivants ne sont pas occupés par un train. Le conducteur maintient sa vitesse maximale autorisée ou reprend celle-ci, si par exemple, il avait réduit sa vitesse du fait d’un feu avertissement affiché au signal précédent.
  2. Jaune / avertissement : Le signal suivant est fermé au rouge. Le mécanicien doit donc ralentir pour être en mesure de s’arrêter au feu rouge.
  3. Rouge / Sémaphore : Le canton suivant est occupé par un train. Le mécanicien marque l’arrêt et reprend ensuite sa marche à 30 km/heure maximum et doit être en mesure de s’arrêter immédiatement.

Les quatre figures ci-dessous montrent le déroulement des séquences au passage d’un train dans chacun des cantons représentés :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 5
Figure n° 5 - Phase 1
Image La signalisation française partie 1 - Figure 6
Figure n° 6 - Phase 2
Image La signalisation française partie 1 - Figure 7
Figure n° 7 - Phase 3
Image La signalisation française partie 1 - Figure 8
Figure n° 8 - Phase 4

Ces figures sont suffisamment explicites par elles-mêmes et ne nécessitent pas de commentaires particuliers.

Dans certaines configurations de terrain le sémaphore peut être au rouge clignotant. Ce signal autorise le conducteur à franchir le feu rouge sans marquer l’arrêt. La vitesse maximum autorisée sera toutefois de 15 km/heure. Cette particularité s’applique notamment sur les sections de voie à rampe élevée (pente ascendante) qui induiraient des difficultés de redémarrage.

Le tracé d’une ligne comporte bien évidemment des gares mais aussi des aiguillages qui vont nécessiter des feux avec des états spécifiques.

Le premier de ces signaux est le « carré ». Il comporte les mêmes états que ceux du signal BAL simple mais peut afficher en plus un signal à 2 feux rouges appelé carré :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 9
Figure n° 9

Destiné à protéger des points critiques le carré ne peut être en aucun cas franchi. C’est pourquoi il comporte une plaque Nf (Non franchissable) sur le mât.

De plus le signal est muni d’un œilleton blanc allumé pour tous les états sauf précisément quand le signal affiche le carré. Ce dispositif est une sécurité en plus de la plaque Nf pour éviter toute confusion avec le sémaphore pour le cas où une ampoule rouge serait grillée et laisserait penser qu’il s’agit d’un sémaphore donc franchissable.

Ainsi le mécanicien voyant un feu rouge unique accompagné d’un œilleton allumé sait qu’il a bien affaire à un sémaphore et peut donc poursuivre sa route.

La figure n° 10 ci-dessous, nous montre un sémaphore avec l’œilleton allumé repéré à l’intérieur du cercle jaune :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 10
Figure n° 10

Les schémas ci-dessous montrent des exemples d’implantation classique d’un signal type B sur un parcours ferroviaire. Dans la figure n° 11, le signal de type B assure la protection du train n° 1 arrêté en gare et interdit tout rattrapage par le train n° 2 :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 11
Figure n° 11

La figure n° 12 ci-dessous, nous montre 3 signaux de type B, le premier assurant la protection de l’aiguille 1 et les deux autres sur les voies 1 et 2 assurant la protection de l’aiguille 2 :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 12
Figure n° 12

La figure n° 12 ci-dessus, nous montre 3 signaux de type B, le premier assurant la protection de l’aiguille 1 et les deux autres sur les voies 1 et 2 assurant la protection de l’aiguille 2.

Dans le cas présent la vitesse de franchissement de l’aiguille 1 n’est pas précisée. Néanmoins un tableau indicateur de vitesse aura affiché en amont du signal 1 la vitesse. Toutefois les signaux de la Sncf peuvent comporter des indications de vitesse pour le franchissement d’une aiguille ou d’une zone d’aiguilles. Ces signaux affichent des limitations de 30 ou 60 km/heure en fonction de l’angle de déviation de l’aiguillage.

La figure suivante nous montre une bifurcation avec en amont la signalisation de ralentissement (Signal 1 avec panneau type F) et de rappel de ralentissement (Signal 2 avec panneau type G).

Le train à l’approche de Sig 1 est programmé pour un franchissement en direct vers le canton 2. Aucune présence de train, les signaux sont donc au vert :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 13
Figure n° 13

Notons au passage que même si le canton 2 bis est occupé par un train, la signalisation ne change pas tant que l’itinéraire est en tracé direct. Les 2 signaux se comportent en signaux BAL au même titre que le signal BAL à 3 feux :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 14
Figure n° 14

A l’inverse, si dans cette même configuration le train 1 doit être aiguillé sur le canton 2 bis autrement dit, prendre la bifurcation en voie déviée nous aurions alors un ralentissement (ici à 30 km/h) matérialisé par les 2 feux jaunes horizontaux. Le canton 2 bis étant occupé par l’autorail, le signal 2 est fermé au carré puisque nous sommes sur une zone d’aiguillage :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 15
Figure n° 15

De ce fait le signal F affiche, outre le ralenti 30 km/h, l’avertissement qui avertit le conducteur sur le fait qu’il doit ralentir pour s’arrêter avant le prochain feu et nous constatons dans cette configuration que le signal F affiche en même temps une double signalisation : un avertissement dans le cadre du block automatique et un ralenti 30 km/h pour le franchissement de l’aiguille.

La configuration indiquée dans la figure suivante nous montre la signalisation normalement affichée en l’absence de l’autorail pour un itinéraire en voie déviée vers le canton 2 bis. Le signal F annonce le ralentissement à 30 km/h. Le conducteur du train doit donc ralentir pour franchir impérativement le signal G à cette même vitesse. Dans le cas présent la signalisation ne fonctionne pas en mode BAL mais bien en mode franchissement d’aiguille :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 16
Figure n° 16

Supposons que les cantons 2 et 2 bis soient en zone de gare avec des signaux en sortie de gare. Dans le cas présent les signaux sont fermés et le train doit s’arrêter en gare. Les signaux 1 et 2 se comportent en signaux de BAL avec un avertissement jaune indiquant que le prochain signal est à l’état fermé :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 17
Figure n° 17

En tracé dévié vers le canton 2 bis l’état des signaux F et G serait le suivant : le signal F affiche l’annonce de ralenti à 30 km/h puisque l’aiguille est en position déviée et le rappel de ralenti est aussi à 30 km/h. Toutefois comme le signal suivant (G) est au carré, il affiche en plus l’avertissement. Ce signal combine simultanément un affichage en mode BAL et un affichage en mode transit :

Image La signalisation française partie 1 - Figure 18
Figure n° 18

Nous devinons à travers ces exemples que la programmation des signaux dans EEP de manière conforme à la réalité n’est pas une chose simple du fait de l’imbrication de la signalisation BAL et de celle des itinéraires. Nous verrons dans un autre article comment procéder. L’emploi du langage Lua s’impose quasiment de fait mais que le lecteur peu familier ou même sans aucune connaissance de ce langage informatique se rassure. Il est facile de construire des petits programmes avec quelques rudiments Lua que je vous expliquerai ultérieurement.

Le block automatique à permissivité restreinte

Comme le block automatique lumineux, le block automatique à permissivité restreinte assure l’espacement des trains. Ce système qui ne diffère donc pas du BAL dans son principe, s’en démarque cependant dans son application sur le terrain par la présence de cantons de longueur importante (de 15 à 20 kilomètres). Bien évidemment cet espacement ne peut s’appliquer que sur des lignes à faible densité de trafic dans la mesure ou un train doit attendre que le convoi qui le précède ait franchi le signal de cantonnement implanté en aval à une vingtaine de kilomètres. Les délais d’attente seraient inacceptables sur des lignes à trafic important avec des trains se suivant de façon très rapprochée.

Un cantonnement en BAPR présente donc peu d’intérêt dans un réseau EEP du fait de la longueur des cantons. De plus un réseau modélisé est d’autant plus spectaculaire que le trafic ferroviaire y est important. Le BAL s’impose donc prioritairement. Toutefois on peut imaginer un réseau avec une bifurcation en Y avec la première branche qui se poursuit en BAL et la seconde en BAPR, ce qui permet d’implanter les signaux propres au BAPR comme le disque d’avertissement.

Pour l’instant dans la bibliothèque des signaux d’EEP, il n’existe pas de signaux pour BAPR. Dès qu’ils seront modélisés et disponibles un article complémentaire sera publié donnant plus de précisions sur la signalisation BAPR.

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Conclusion

La prochaine fiche sera entièrement consacrée à la construction d’un automatisme en transit rigide. Au terme de cette fiche chacun pourra alors se lancer dans la réalisation d’un automatisme sur ses propres réseaux.

A bientôt !

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Cet article est à présent terminé. Si vous avez des questions ou des suggestions, n’hésitez pas à contacter François par mail.

Merci pour vos commentaires utiles. Amusez-vous à lire un autre article.

L’équipe eep-world.com.

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