Commandes-contrôles du réseau HO et la sécurité des circulations

  Historique

Les voies de notre réseau HO ont une longueur totale de 220 mètres découpées en 54 cantons et 53 aiguilles. Un réseau de cette importance implique des systèmes de commandes et de contrôles évolués pour y faire circuler les trains en toute sécurité. Aussi, dès que les premières voies de notre réseau ont formé un circuit bouclé, la commande des aiguilles et l’espacement des circulations sont devenus nécessaires avec un minimum de sécurité.

Un block automatique et un poste de commande ont été réalisés. Pour la commande des aiguilles, nous avions opté pour une commande par itinéraire à l’aide de bloc de boutons à glissière équipés chacun de six contacts inverseurs. Des enclenchements électriques interdisaient la commande de deux itinéraires incompatibles (sécurité transversale : empêcher deux circulations de se croiser). La sécurité longitudinale était assurée par un système de block automatique simple fonctionnant par détection d’occupation. Bien entendu, le découpage des cantons de block avait été prévu dès sa conception comme le découpage en « zones » des entrées et sorties de gare.

Ces systèmes simples mais efficace fonctionnèrent quelques années. Ils étaient conçus pour être provisoires. Leur vieillissement mais aussi la pose complète des voies nous a vite conduit à réaliser une installation plus pérenne et donnant surtout plus de sécurité.

 

  Le PRS

Nous sommes vers la fin des années 70 et le must de la technique des postes d’aiguillage à la SNCF étant le PRS (Poste tout Relais à transit Souple), c’est ce type de poste que nous choisissons. Les PRG (Poste tout Relais à tracé Géographique standart) n’existent pas encore sauf dans l’esprit des grands techniciens de la SNCF et les PRCI (Poste tout Relais à Commande Informatisée) encore moins. Pourtant, l’idée de commander notre PRS par un système informatique est envisagée dès le début de sa conception mais la micro-informatique n’en est qu’à ses débuts pour le grand public.

Vous trouverez ICI l’explication succincte du fonctionnement d’un PRS réel (vu de l’exploitant)

Nous nous lançons donc dans la réalisation d’un PRS ou plutôt PRA (Poste tout Relais à transit rigide) avec ce que nous avons à notre disposition comme matériel de récupération. En tant que modélistes, notre poste de commande doit fonctionner le plus possible comme un poste réel mais aussi y ressembler. Le graphisme du TCO (Tableau de Contrôle Optique) et du clavier de commande (ensemble de boutons d’itinéraires à réitération) sont ainsi proches ceux qui étaient en vigueur à cette époque. Le poste de commande de notre PRS est donc composé d’un clavier et d’un TCO permettant de suivre les circulations, la formation des itinéraires, la position des aiguilles et la fermeture des signaux de protection (entre autres). Ce poste de commande a été installé en bout du réseau, à l’emplacement des WC. La vision sur le réseau y est presque totale.

La partie technique de commande et enclenchement des itinéraires tout comme la gestion de l’espacement des circulations est installée à proximité du poste, sous le réseau. Elle est réalisée par des relais de récupération d’un « calculateur » électromécanique IBM. L’affichage au TCO est réalisé en logique câblée électronique (CMOS).

L’alimentation des cantons et des zones ainsi que la détection de présence de tout matériel roulant sur ceux-ci sont réalisées par des cartes détection/alimentation regroupés par deux dans des tiroirs. Il y a 53 tiroirs dont certains sont équipés de la commutation de sens pour les zones de voies banalisées.

Trois postes déportés ont ensuite été installés afin que les membres puissent « aiguiller » leurs trains en restant au plus près d’eux. Deux postes couvrent la zone d’action de la gare principale et de la bifurcation en saut de mouton, chacun pour un sens de circulation. Le troisième couvrant la petite bifurcation située à proximité des voies de débord.

Sur notre PRS, les fonctions de sécurité essentielles pour un réseau de trains miniatures ont été installées : incompatibilité entre itinéraires empruntant une partie commune du parcours, enclenchement par zone des aiguilles interdisant leur manœuvre sous une circulation, assujettissement de l’ouverture du signal au contrôle de la bonne position des aiguilles et enclenchement d’approche interdisant la destruction d’un itinéraire si un train est dans le canton précédent le signal de protection. Le manque de matériel ne nous a pas permis de mettre en service la totalité des itinéraires prévus ni de réaliser certaines fonctions du PRS comme l’enregistrement d’itinéraires. Au moins pour ces deux raisons, l’informatisation du PRS devenait nécessaire.

 

 

Poste PRS 01

 

Le poste de commande 

 

Poste PRS 02 

Le TCO et, en dessous, les boutons de commandes et leurs voyant.

A doite, bontons arrêt/marche, BP urgence, règlage de vitesse.

Postes annexes

Les deux postes annexes.

Tiroirs détect

L'ensemble des racks des tiroirs de détection/alimentation des zones.

Relais PRS

Les chassis de relais du PRS et à droite les cartes de commandes d'aiguilles.

L'informatisation

Voilà des années que nous réfléchissons à remplacer le système de commande et contrôle de notre réseau HO par un système informatique piloté par un micro-ordinateur type PC. Du côté du soft, aucun système du commerce ne peut nous satisfaire car totalement inadapté et inadaptable à l’exploitation d’un réseau français (et ce n’est pas que par pur chauvinisme). Un de nos membres avait déjà travaillé sur l'affaire et avait conçu un logiciel. Par contre, il restait le problème des interfaces entre l'ordinateur et le réseau. Il y a un nombre important d'entrées et sorties entre les deux (plus de 1000). La recherche de ce type de matériel dans le commerce ne nous a pas permis d'en trouver un qui soit financièrement accessible pour notre association.

En mars 2012, une solution répondant en grande partie à nos problèmes nous parvient par l'un de nos anciens membres : c'est le GPMFAO (devenu Ladybird). Un système complet avec, pour le soft, un poste d'aiguillage fonctionnant comme un PRS SNCF (oui, SNCF) avec sur l'écran un TCO et une table de commande. Pour le hard une panoplie complète des cartes indispensable avec un nombre élevé d'entrées ou sorties par cartes, réduisant ainsi le nombre de cartes et aussi le coût de l'ensemble. Nous allons ainsi pouvoir exploiter l’intégralité du réseau mais surtout, cerise sur le gâteau, avoir à disposition des fonctionnalités très intéressantes comme la possibilité de régler la vitesse maxi, l’accélération ou décélération de chaque train, la programmation de parcours pour les circulations.

La majorité des membres du CCAC étant un aiguilleur potentiel, il était impératif de conserver les interfaces de commandes et contrôles existants afin de ne pas dérouter les moins ardus.

Nous avons prévu de n’utiliser que les cartes entrées et cartes sorties du système Ladybird et de le faire fonctionner avec nos tiroirs de détection/alimentation. Nous conserverons également les boutons de commandes et le TCO existant. L’image TCO du système sera utilisée pour les fonctions particulières du système (suivi des trains, paramétrages des caractéristiques des trains…).

Nous avons collaboré avec son créateur pour approcher au plus près des conditions d’exploitation et des principes de sécurité d’un poste réel. Bien sûr, les critères de sécurité n’y sont pas aussi poussés que ceux d’un poste réel car un accident sur notre réseau n’entrainera pas les mêmes conséquences mais elles en sont très proches. D’autres adaptations du logiciel et du matériel ont été réalisées afin de l’adapter aux conditions d’utilisation d’un réseau de club un peu différentes de celui d’un particulier.

      Au début 2013, nous avons procédé à des tests sur une partie de notre réseau afin de s’assurer de la compatibilité des installations existantes avec le système informatique. Ces essais étant satisfaisants, nous avons procédé au recensement complet des informations à échanger entre le réseau et l'ordinateur afin de déterminer le nombre de cartes d'interface nécessaire. Ensuite, il a fallu trouver le moyen de mettre en place ces cartes. Nous avons opté pour un système de plaques pivotantes sur lesquelles sont fixées 2 cartes par face. La partie étude du projet s'est poursuivie par l'édition des documents de câblage pour affecter sur chaque cartes les entrées et sorties afin de pouvoir commencer le câblage. Celui-ci a débuté en mars 2015 pour se terminer en juillet 2016. Comme il est prévu de conserver "en secours" le système à relais, divers problèmes de compatibilé sont apparus aux cours des premiers essais.

Rack cartes 004 Rack cartes 005 Rack cartes 007
Le rack de 6 cartes pivotantes Début du montage des cartes sur les plaques  Début du câblage
Electronique 1024x403 

 Toutes les installations d'alimentation, de commande et de contrôle du réseau pendant les travaux (surface occupée : 5m2)

De gauche à droite : les chassis de relais, les cartes de commande des aiguillages, le répartiteur des câbles de liaison avec les organes du réseau (voie, aiguilles et signaux) et les racks des tiroirs de détection/alimentation des zones avec au milieu le rack des 21 cartes d'interfaçage informatique.

TCO CCAC 14 08 16

Image de l'écran Ladybird Réseau CCAC avec en partie supérieure le TCO et en bas les boutons de commandes des itinéraires et les commutateurs de FC

 

Après une période de "déverminage" plus longue que prévue, nous en sommes actuellement au stade des vérifications et des essais. Nous pensons pouvoir mettre en service Ladybird au cours du premier trimestre 2017. Nous pourrons alors utiliser les 95 itinéraires possibles du réseau.

La commande de notre réseau HO par ordinateur avec le système informatique Ladybird est active depuis le mois de mars. Il reste encore quelques détails à régler mais l'exploitation de la presque totalité du réseau est maintenant possible, ce qu'il ne l'était pas avec l'ancien système électromécanique. C'est d'un véritable poste PRSI dont nous disposons maintenant avec la possibilité de programmer des itinéraires et des parcours. Les nouvelles fonctionnalités que permet l'informatique donne une nouvelle jeunesse à notre célèbre réseau. Tout restant en analogique, les trains démarrent et s'arrêtent progressivement et des vitesses différentes peuvent leur être affectées.

 

 A suivre…

Pour découvrir le système Ladybird avec toutes ses possibilités, visitez son site ICI

 

 

 

 

 

http://www.ligea.fr/

Fonctionnement du PRS (explications simplifiées)

 

Né au début des années 50, le PRS (Poste tout Relais à transit Souple) restera le must de la technique des postes d’aiguillage à la SNCF jusqu'à la fin des années 80. Pour l'exploitant, le PRS est composé d’un clavier de commande (ensemble de boutons d’itinéraires à réitération) et d’un TCO (Tableau de Contrôle Optique) permettant de suivre les circulations, la position des aiguilles et la fermeture des signaux de protection (entre autres). Tous les enclenchements de sécurité sont réalisés électriquement par des relais de sécurité. Ce poste est assez simple d’utilisation et permet surtout d’enregistrer quelques itinéraires un peu en avance. Les explications qui suivent ne concernent que les bases de la commande et du contrôle des itinéraires applicables à l'exploitation d'un réseau de trains miniatures. Dans la réalité, c'est un peu plus complexe.

Pour « commander » un itinéraire, il suffit d’appuyer sur le bouton correspondant. Si aucun autre itinéraire sécant, divergeant ou convergeant n’est formé, l’itinéraire se forme : les aiguilles se mettent dans la bonne direction et le signal carré de protection s’ouvre (Je simplifie !). Le voyant de l’itinéraire s’allume au fixe. L’itinéraire est détruit (effacé) automatiquement par le passage du train (DA). Pour détruire l’itinéraire manuellement (DM), un deuxième appui sur le bouton de commande suffit (comme un télérupteur pour allumer ou éteindre une lumière chez soi). La DM ne se produit que si la circulation n’est ni à l’approche du carré, ni en train de parcourir l’itinéraire. Le système d'enclenchement de transit est un peu long à expliquer. Pour simplifier, disons qu’il interdit la manoeuvre des aiguilles situées en aval du train sur l’itinéraire qu'il emprunte et cet enclenchement se libère lors du passage du train au fur et à mesure de la libération des aiguilles derrière lui, permettant ainsi la formation d’un des itinéraires qui était incompatible avec celui que le train empruntait.

Le PRS possède des fonctionnalités très utiles dans un grand poste telles que le tracé permanent, l’enregistrement et le sur-enregistrement en facilitant la gestion des circulations.

Il y a deux manières de commander la formation d’un itinéraire. Pour les itinéraires les plus empruntés, il existe deux boutons de commande distincts : DA et TP. On peut le former en DA (Destruction Automatique) et l’itinéraire se détruit après le passage de la circulation. Il est donc formé pour une seule circulation. Si plusieurs circulations doivent emprunter l’itinéraire, on le forme en TP (Tracé Permanent) et il reste formé jusqu’à sa destruction manuelle par appui sur le bouton DA. Il est possible de modifier le régime en appuyant sur le bouton TP pour passer l’itinéraire en DA. L’aiguilleur fait ce geste juste avant le passage de la circulation précédent celle qui doit emprunter un itinéraire différent. Il peut alors « enregistrer » cet itinéraire. Il appui sur le bouton de commande correspondant. Le voyant de l’itinéraire clignote indiquant que l’itinéraire est enregistré et non formé. L’itinéraire se formera dès la destruction du premier itinéraire par le passage de la circulation précédente.

Le sur-enregistrement consiste à enregistrer l'It A-B en TP alors que l'It A-B est tracé en DA et l'It A-C est enregistré. Cela permet de faire passer un train sur un itinéraire direct (A-B en DA) puis un autre sur l'itinéraire en voie dévié (A-C en DA) et de rétablir ensuite l'itinéraire en voie direct (A-B en TP). Pour mieux comprendre le sur-enregistrement, quelques dessins s’imposent :

 

Schémas:

 

1 - Situation de départ : aucun It formé ou enregistré (boutons It éteints)

Surenr 00        

2 - Formation It A-B en DA pour le train N° 1

Surenr 01

3 - Enregistrement It A-C en DA pour le train N° 1 avant le passage du train N° 2

Surenr 02

4 - Sur enregistrement It A-B en TP pour le train N° 3

Surenr 03

5 - Passage du train N° 1 de A vers B suivie de la destruction de l'It A-B (DA) puis formation de l'It A-C en DA

Surenr 04

6 - Après passage du train N° 2 de A vers C destruction de d'It A-C puis formation de l'It A-B en TP pour le train N° 3 et les suivants pour la même destination.

Surenr 05