Fiche pratique n°5: alimentation et sections d’arrêt

Comment alimenter la voie?
Comment arrêter une locomotive pendant qu’une autre roule?
Comment arrêter un train au signal?
Qu’est-ce qu’un canton?

Pour faire marcher le train miniature, il suffit de construire un ovale de rails, brancher les deux fils au transformateur, poser la locomotive sur le circuit et c’est partit! Cela devient un tout petit peu plus compliqué dès qu’on veut pouvoir arrêter un train à un signal ou sur une voie de garage et continuer de jouer avec un autre train. J’ai constaté sur les différents forum de modélisme que les modélistes expérimentés ne comprennent pas forcément la difficulté pour le débutant. La page ci-dessous s’adresse donc à un public débutant pour les quelques montages élémentaires et propose au final un petit cas pratique qui peut aussi intéresser ceux qui sont un peu moins débutant.

Les explications ci-dessous sont valables en alimentation analogiques. Lorsque cela peut aussi s’appliquer à la commande numérique, ce sera précisé. Pour l’arrêt au signal en numérique, voir la fiche pratique n°6.

Alimenter la voie	Pour commencer, la voie est branchée au transformateur. Dans le système d’alimentation en courant continu, 2 rails (système le plus courant), un fil va sur chaque rail (voir image de gauche). En tournant le bouton du transformateur dans un sens ou dans l’autre, la polarité du courant continu dans les voies est inversée, ce qui permet de faire circuler un train dans un sens ou dans un autre. Toutes les locomotives posées sur le même circuits vont dans le même sens. La norme NEM 631 précise que le + est toujours dans le rail de droite dans le sens de circulation. Dans le système d’alimentation en courant alternatif avec conducteur central (système Märklin, voir image de droite), l’un des fils est relié au conducteur central (phase) et l’autre aux rails (neutre). En principe, les deux rails sont électriquement reliés, sauf lorsqu’une section de voie est utilisée comme rail de contact. L’inversion du sens de marche se fait par la commutation d’un relais à l’intérieur de la locomotive, par une surcharge électrique. Ainsi, chaque locomotive est indépendante des autres en ce qui concerne son sens de marche.
Section d’arrêt	De manière simple, il est possible d’arrêter un train s’il se trouve sur une section de voie qui n’est pas alimentée. Un interrupteur permet de choisir si on veut ou non alimenter cette section de voie. Certains fabriquants proposent des interrupteurs montés dans des boîtiers de commande. Afin de créer une section de voie non alimentée, il faut utiliser des éclisses isolantes sur un rail (symbolisées par les deux petits traits qui interrompent la voie) ou isoler une section du conducteur central dans le système Märklin. Pour la voie Märklin M, on utilisera un morceau de carton; pour les voies Märklin K et C, la marque propose des éléments permettant cette isolation du conducteur central. La portion de rail isolée ou du conducteur central isolé devra être alimentée, via un interrupteur qui permet à choix de donner ou non du courant. La zone isolée doit avoir au minimum la longueur d’une locomotive augmentée de son inertie, mais peut être très longue: une voie voie de gare complète, une voie de garage, voire toute une partie du réseau. On parle dans le jargon d’un canton. Remarques: Suivant la configuration du réseau, il peut être nécessaire de réalimenter la voie ou le conducteur central au-delà du canton (par exemple si le réseau n’est pas circulaire ou s’il y a plusieurs cantons dans un même ovale de voie). C’est illustré par le trait rouge en pointillé. Dans les exemples suivants, j’ai omis ceci par simplification du dessin. En alimentation digitale, ce même principe peut être appliqué. Une locomotive sur un canton non alimenté ne recevra simplement pas de courant et donc aucune information de la centrale. Cela peut toutefois être utile par exemple lorsque la centrale ne peut pas gérer plus qu’un nombre définit de locomotive simultanément. Celle qui est sur une voie non alimentée n’existe pas pour la centrale. L’arrêt sera toutefois immédiat et toute fonction digitale (comme par exemple les phares allumés même à l’arrêt) déclenchée.
Arrêter le train au signal	Certains fabricants proposent des signaux qui permettent d’arrêter le train au rouge. Il s’agit sur le principe d’un relais bistable à deux inverseurs dont un des inverseur sert à l’éclairage rouge/vert du signal et l’autre d’interrupteur pour la voie. D’autres signaux du commerce n’ont pas d’effet sur la voie. Pour qu’ils puissent influencer la marche du train, il faut utiliser un relais (p. ex Roco) dont on utilise un des inverseurs pour le feux et un comme interrupteur. L’image de gauche illustre le cas du signal qui permet d’arrêter le train au feu rouge. Le relais est représenté dans le rectangle traitillé, avec ses 2 inverseurs. Pour simplifier le dessin, le câble d’alimentation n’est plus dessiné jusqu’au transformateur; mais il l’est bien sûr encore, de même que l’éventuelle réalimentation au-delà de la section d’arrêt. Les feux du signal ainsi que le relais sont alimentés par les sorties « accessoires » du transformateur. Pour commander le relais, il faut des boutons-poussoirs (dans le rectangle jaune) qui peuvent être intégrés dans un tableau de contrôle ou dans des petits pupitres que l’on trouve chez divers fabricants. Si le relais est équipé d’un interrupteur de fin de course, on peut remplacer les boutons-poussoirs par un commutateur. Si le signal choisi n’est pas prévu d’origine pour influencer la marche du train, on peut utiliser un relais comme je l’ai illustré ci-dessus à gauche. Plutôt que d’utiliser un relais, on peut commander le signal et l’alimentation de la voie avec un commutateur bipolaire (ou interrupteur bipolaire de type ON – ON). Le montage est extrèmement simple: un des commutateurs sert à l’alimentation des feuxdu signal et l’autre à l’alimentation de la section d’arrêt (illustration de droite). Fondamentalement, c’est exactement la même chose qu’avec le relais présenté à droite. Le relais n’est en effet rien d’autre qu’un commutateur télécommandé. Remarques: L’illustration représente la cas de l’alimentation par courant continu, système 2 rails mais fonctionne de la même manière pour le système par conducteur central. Il est aussi possible d’utiliser ce montage en digital, mais cela perd un peu de son sens: en effet, le train s’arrêtera brutalement au signal et toutes les fonctions digitales seront déclenchées. Freiner de manière réaliste au signal en numérique est un sujet complexe et n’est pas le but de cette fiche pratique.
Arrêt du train uniquement dans un sens	Avec les exemples présentés ci-dessus, la locomotive s’arrêtra dans la section d’arrêt lorsque le signal est au rouge, quel que soit le sens de circulation du train. Or dans la réalité, seuls les signaux qui font face au sens de marche du train doivent être respectés par le mécanicien. Ceci peut être réalisé de manière très simple pour le cas de l’alimentation 2 rails en courant continu. En effet, on a vu au début de l’article que le + est toujours à droite dans le sens de marche (NEM 631). Si dans mon illustration le signal ne doit arrêter que les trains qui roulent dans le sens droite – gauche, il suffit de poser une diode qui ponte l’interrupteur en laissant passer le -. Ainsi, lorsque la polarité est inversée et que le train roule dans le sens gauche-droite, même si le signal est rouge, le train ne s’arrêtera pas. Attention: ce montage n’est pas possible avec le système de courant alternatif et conducteur central, ni en digital!
Cas pratique	Sur la base de ce que nous avons vu ci-dessus, je vous décrit un exemple un peu plus complexe (mais valable uniquement en alimentation analogique , courant continu). Imaginons une voie sur lesquels les trains peuvent circuler dans les deux sens et doivent s’arrêter à l’un des signaux (cela peut par exemple être une voie de gare): La lettre T symbolise le transformateur. Par simplification, je n’ai représenté que le fil d’alimentation rouge et 1 des fils venant de la sortie accessoire. L’autre rail (fil bleu) est bien sûr aussi raccordé, de même que le retour des feux à l’autre borne « accessoires ». Les autres remarques sur l’alimentation de part et d’autre du canton restent valables. Les commutateur bipolaires peuvent être sous forme mécanique au tableau de contrôle ou des relais comme expliqué plus haut, le principe est le même. Voyons comment cela fonctionne: Dans la situation décrite, si un train vient depuis la droite, il passe d’abord sur la section d’arrêt qui ne le concerne pas, puisque le signal est prévu pour les trains venant dans l’autre sens. Ainsi, bien que le signal de droite soit au rouge, la section d’arrêt est alimentée au travers de la diode. Le train continue sa course jusqu’à la deuxième section d’arrêt où le signal est vert et le train peut continuer. Si maintenant un train vient depuis la gauche, il passe la section d’arrêt (dans l’exemple le signal est vert, mais il passerait aussi avec un signal rouge grâce à la diode), traverse le canton entre les signaux et va s’arrêter au signal de droite. Le train restera arrêté au signal de droite jusqu’à ce qu’il devienne vert, ou jusqu’à l’inversion de la polarité (à ce moment le courant passera de nouveau dans la diode). Pour éviter qu’un train ne redémarre au moment d’inverser la polarité, l’interrupteur marqué « Alim. voie » (et représenté ici fermé) permet de couper le courant dans les deux sections d’arrêts et entre les signaux et ceci indépendemment du sens de marche et de la position des signaux.