PRINCIPES SUR LES ITINÉRAIRES ET APPLICATION DANS EEP





FICHE 1 : Définition et caractéristiques des itinéraires

Dans le modélisme ferroviaire certains adeptes sont plus portés vers le modélisme d'atmosphère dans lequel le talent artistique permet de très belles réalisations comme celles d'Andreas Grosskopf où la beauté du panorama l'emporte sur l'aspect strictement ferroviaire. D'autres sont davantage orientés vers l'aspect technique et développent des réseaux complexes qui nécessitent des dispositifs garantissant une circulation harmonieuse des trains.

Dans cette fiche comme celles qui suivront, je propose une approche parmi d'autres de modèles d'automatismes pour EEP. A priori ces fiches s'adressent aux utilisateurs plutôt attirés par la construction de réseaux techniques. Néanmoins je suis convaincu qu'en démystifiant l'aspect quelque peu rébarbatif de la technique ou du langage LUA il est parfaitement possible de créer un réseau combinant à la fois l'aspect technique et la recherche artistique. Mes fiches ont donc vocation à s'adresser à tout public adepte d'EEP d'autant que je reste à la disposition de chacun par le biais du forum pour répondre aux questions des uns et des autres.


Dans le modélisme ferroviaire aussi bien solide que virtuel les automatismes doivent répondre à deux impératifs :
  • Assurer la circulation des trains en toute sécurité comme cela se passe dans le monde réel,
  • Suppléer à l'absence d'opérateurs humains (le conducteur dans sa machine comme l'aiguilleur à son pupitre de commandes).

Très vite, quand le développement du logiciel EEP à un stade avancé l'a permis, j'ai cherché à mettre au point des automatismes pour assurer la circulation des trains en toute sécurité sur mes propres réseaux.

Les solutions auxquelles je suis arrivé dépendaient bien évidemment des possibilités d'EEP, selon leur version aussi convient-il de distinguer deux périodes :
  • Avant l'intégration de la programmation LUA
  • Depuis la mise en place de cette même programmation

C'est pourquoi je proposerai, lorsque cela est possible, plusieurs versions d'automatismes :
  1. Les automatismes « mécaniques » qui correspondent à l'époque avant LUA (Je préciserai dans une prochaine fiche cette notion de mécanique) mais qui peuvent toujours être utilisés,
  2. Les automatismes numériques qui sont entièrement pilotés sous LUA ,
  3. Les automatismes hybrides avec une part mécanique et une part numérique.

N'étant ni programmeur en informatique et pas davantage ingénieur SNCF c'est donc une approche en amateur que je vous propose de faire avec toutes les limites que cela suppose. Bien évidemment, vos réactions, vos commentaires et vos conseils me seront des aides précieuses. Je crois qu'il s'agit d'ouvrir un espace dans lequel chacun pourra faire part de son expérience pour le plus grand bénéfice des membres de la communauté EEP-France .

Ce préambule terminé je consacre cette première fiche à une approche plutôt générale sur les automatismes dans les itinéraires. Nous traiterons des applications concrètes dans EEP ultérieurement. En effet, les itinéraires dans leur principe sont simples à comprendre mais difficiles cependant à mettre en œuvre dans EEP si on perd de vue les principes de base de la programmation des itinéraires. C'est donc à l'étude de ces principes que je vous convie aujourd'hui.


1 - LES ITINERAIRES DEFINITION ET EXEMPLE


Un itinéraire est un tronçon de voie constitué par 1 ou plusieurs appareils de voie tels que traversées-jonctions doubles ou simples, aiguilles et croisements , séparés par des segments de voie plus ou moins longs. L'itinéraire est délimité par un point d'entrée et un point de sortie.

Le point d'entrée d'un itinéraire est toujours contrôlé par un signal du type carré dans la signalisation française (voir figure 3 ci-dessous).

Deux itinéraires sont dits incompatibles entre eux dès lors qu'ils ont en commun au moins un appareil de voie ou un croisement. A contrario deux itinéraires sont compatibles entre eux lorsqu'il n'existe ni appareil de voie en commun, ni segments de voie commun entre eux. C'est l'évidence même mais il est bon de le préciser.

De cette définition de compatibilité ou non-compatibilité découle la règle fondamentale qui régit la gestion des itinéraires :

Les itinéraires incompatibles entre eux, quel qu'en soit le nombre, ne peuvent jamais être exécutés simultanément.

Dans le modèle ci-dessous en figure 1 j'ai reproduit sous forme de mini TCO1 un petit réseau technique que j'ai construit dans EEP 15.
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Fig 1

Il se caractérise par trois voies, les voies 1 et 2 sont à sens unique, le sens de marche des convois étant indiqué par des flèches rouges. Seules la voie 3 et les deux bretelles autorisent une circulation à double sens comme l'indiquent les flèches.

Volontairement j'ai construit un faisceau de gare assez sommaire pour ne pas surcharger inutilement le TCO. Ainsi, chacun pourra constater qu'un train circulant sur la voie 3 de gauche à droite en provenance de c303 ne pourra accéder ni à la voie 2, ni à la voie 1 en gare. Idem dans le sens inverse. Il aurait fallu pour ce faire tirer deux bretelles supplémentaires cisaillant en X les deux bretelles déjà existantes. Cela nous aurait procuré des possibilités plus intéressantes dans l'exploitation du trafic de cette petite gare mais aurait risqué d'embrouiller davantage ceux qui ne sont pas familiarisés avec la notion d'itinéraires ferroviaires.

Il n'en demeure pas moins que malgré cette restriction nous pouvons construire 8 itinéraires numérotés ITN1 à ITN8 :
  • ITN1 c101 → voie 1 → c103
  • ITN2 c101 → voie 3 → c101
  • ITN3 c201 → voie 2 → c203
  • ITN4 c201 → voie 3 → c303
  • ITN5 c301 → voie 3 → c303
  • ITN6 c301 → voie 3 → c203
  • ITN7 c303 → voie 3 → c103
  • ITN8 c303 → voie 3 → c303

Là encore toutes les possibilités qu'offre ce gril de gare n'ont pas toutes été exploitées dans un souci d'allègement. Huit itinéraires sont déjà amplement suffisants pour traiter la question en profondeur.

Dans cette première approche nous considérerons les itinéraires sans tenir compte des arrêts en gare. Les trains seront censés traverser la gare sans s'y arrêter. Nous verrons par la suite comment organiser les itinéraires en prenant en compte l'arrêt en gare.

Considérons maintenant deux trains l'un (train A tracé rouge) venant de c101 et se dirigeant vers la voie 3 et le second (train B tracé vert) venant de c201 en direction de c203 (fig 2). Nous voyons immédiatement que les itinéraires de ces deux convois se coupent en TJD1 et en TJD2, créant ainsi deux points de conflit. Ceux-ci sont matérialisés sur le TCO par 2 cercles jaunes :
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Fig 2

Les itinéraires de ces deux trains ne peuvent donc pas être enclenchés simultanément. Une procédure de réalisation d'itinéraires s'avère alors nécessaire. Elle s'inspire de la procédure réelle existant sur les réseaux ferroviaires européens et comprend les phases suivantes :
  • Phase I : Appel de l'itinéraire
  • Phase II : Vérification de compatibilité
  • Phase III : Enclenchement de l'itinéraire
  • Phase IV : Etablissement de l'itinéraire
  • Phase V : Destruction de l'itinéraire


2 - LES PHASES D'ITINERAIRES

Phase I ou appel d'itinéraire
L'appel est déclenché par le train en approche. Dans EEP un contact de voie assure ce déclenchement. Un signal à 3 états logiques sera nécessaire. Dans EEP la catégorie « signal » regroupe des objets bien différents mais dont le seul point commun est de pouvoir basculer d'un état à un autre. Elle signifie, bien sûr, le plus souvent un signal de voie au sens habituel mais elle est aussi employée pour les passages à niveau. Elle est également utilisée pour matérialiser les pupitres de commande de poste d'aiguillage comme l'excellent « Drucktastenstellpult SpDrS60 » de Ralf Lange (RL2), disponible dans la boutique EEP sous la référence V11NRL20002 pour ceux qui seraient intéressés.

Pour ma part je considère les signaux dits « états logiques » comme des relais électromagnétiques qui se ferment au passage des trains, détectant ainsi leur présence afin de mettre en action les mécanismes nécessaires. C'est pourquoi j'appelle ces signaux relais pour bien les distinguer des « vrais » signaux de voie, notamment dans un script LUA. J'aurais par la suite l'occasion de développer ce point quand nous aborderons la phase construction des itinéraires. Le signal utilisé dans ce cas sera dénommé R2API. Chaque itinéraire possède son propre R2API en amont du signal d'entrée d'itinéraire.


Phase II ou vérification des itinéraires en cours d'exécution

La vérification a pour but de s'assurer qu'un itinéraire incompatible avec celui demandé n'est pas déjà programmé. Deux cas de figures sont possibles :
  • Aucun itinéraire incompatible n'est en cours d'exécution .
Dans ce cas l'itinéraire demandé est aussitôt enclenché et établi
  • Un itinéraire incompatible est déjà programmé ou même en cours d'exécution.
L'appel d'itinéraire est mis en attente avec interrogation cyclique jusqu'à ce que l'itinéraire incompatible en cours soit détruit moyennant quoi nous serons ramenés au cas précédent. Cette phase nécessite de mémoriser la demande d'itinéraire faute de quoi le train resterait définitivement bloqué au pied du signal d'entrée d'itinéraire. La fonction mémorisation est assurée par le signal R2API2 à 3 états logiques.


Phase III ou Enclenchement

L'enclenchement d'un itinéraire consiste à interdire l'exécution de tout autre itinéraire incompatible. Un itinéraire enclenché ne peut donc plus être modifié pour des raisons évidentes de sécurité.
L'enclenchement autorise aussitôt l'établissement de l'itinéraire pour en permettre l'exécution.
Dans EEP j'utilise tout simplement un signal invisible (unsichtbares signal) défini comme étant un relais d'enclenchement d'itinéraire (REI).


Phase IV ou Etablissement de l'itinéraire

L'établissement d'itinéraire consiste à positionner les appareils de voie pour orienter le train vers son point de sortie. Dans notre exemple pour le train A se présentant en c101, se dirigeant vers la voie 3 en gare pour sortir en c103 A5, A6, TJD1, A12,TJD2 et A11 sont alors positionnées en conséquence. Cette phase se termine par l'ouverture du signal qui commande l'entrée sur l'itinéraire.

Important : si les signaux de bloc automatique lumineux (BAL) sont en permanence ouverts quand la voie est libre, en revanche les signaux contrôlant l'accès sur les itinéraires sont fermés tant qu'un train ne se présente pas. Ils ne s'ouvrent qu'au moment de l'établissement d'itinéraire pour permettre le passage du train.

Dans la signalisation française le signal d'entrée d'itinéraire est appelé carré accompagné de la plaque Nf (non franchissable) qui interdit au mécanicien de franchir un signal au rouge à la différence du feu rouge unique ou sémaphore en BAL qui peut être franchissable suivant certaines règles.
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Fig 3a et 3b
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Signaux Sncf fermés au carré. Le signal en fig 3a est combiné avec un rappel de ralentissement (partie supérieure droite du signal) . En 3b un signal carré sur mat court de réalisation personnelle. On remarquera dans les deux cas la présence de la plaque Nf (Non franchissable).

Phase V ou destruction d'itinéraire.

En dernier lieu l'itinéraire est détruit, autrement dit sa programmation est supprimée rendant alors possible l'enclenchement d'un autre itinéraire.

Il existe deux types de destruction possibles selon que l'on a affaire à un transit rigide ou un transit souple.

A partir de notre schéma (fig 2) reprenons nos 2 trains A et B.
Le train A s'est engagé sur l'itinéraire ITN2 tandis que B est en attente au droit du signal d'entrée en c201 attendant l'ouverture de l'ITN3.

Transit rigide (PRA)

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Fig 4

Dans la figure 2 ci-dessus nous avons vu que les tracés rouge (train A) et vert (train B) se croisaient en TJD1 et TJD2 rendant ces deux itinéraires incompatibles entre eux. Dans un dispositif de type PRA3 il faut attendre que le train A soir sorti de l'ITN2 en c103 pour que son itinéraire soit détruit. Or la figure 4 ci-dessous nous montre que les itinéraires A et B ne sont plus en conflit dès lors que le train A a franchi la TJD2, ce qui rend ITN3 (c201 voie 2 c203) exécutable à partir de ce moment là. On note donc qu'en gestion PRA il faut attendre l'exécution complète d'un itinéraire enclenché même si les points de conflit ont disparu , ce qui prolonge inutilement les délais d'attente des trains.

Transit souple (PRS)

Pour éviter ces attentes inutiles, la gestion PRS dans le cas présent permet l'enclenchement de ITN3 dès que TJD2 a été franchie par le train A, ce qui offre un gain de temps et garantit une plus grande fluidité du trafic. Dans le schéma ci-dessus (Fig 4) nous observons que ITN2 n'est pas totalement détruit (tracé résiduel rouge). Le train A se trouve quelque part entre TJD2 et A11 mais rien n'empêche désormais d'enclencher ITN3 en toute sécurité.

C'est la raison pour laquelle en PRS4 l'itinéraire en cours d'exécution se détruit au fur et à mesure que le train franchit les appareils de voie ce qui permet d'enclencher d'autres itinéraires dès lors qu'il n’existe plus de points d'incompatibilité.

Dans notre cas une gestion en PRA ne prête pas à conséquence mais si l'on prend en considération les grandes gares telles que nos gares parisiennes la régulation du trafic en PRA conduirait à un blocage catastrophique du trafic notamment aux heures de pointe. De même un modéliste EEP souhaitant construire un réseau avec un trafic en gare important devra opter de préférence pour une gestion en PRS.

Il est évident que la gestion en PRS est très spectaculaire sur un réseau EEP avec un trafic dense en gare. Toutefois la réalisation d'un tel automatisme d'itinéraires dans EEP requiert un travail préalable de préparation qui exige méthode, temps et patience comme nous le verrons dans la prochaine fiche mais le résultat obtenu est à la hauteur de ce travail minutieux. Il en est la récompense bien méritée.
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La prochaine fiche, précisément, sera consacrée à l'élaboration du tableau des incompatibilités d'itinéraires, étape incontournable sans laquelle il est illusoire de penser faire fonctionner un réseau à la perfection. Un automatisme d'itinéraires mal conçu parce que mal préparé n'a aucune chance de fonctionner correctement et on s'expose très vite à de mauvaises surprises. Comme dans ce domaine un problème en entraîne vite un second puis un troisième et ainsi de suite par effet cascade, on finit vite par être débordé, à perdre totalement pied et tout laisser tomber.

Pour conclure ici, ce que nous devons retenir impérativement de cette première fiche c'est l'articulation de la vie d'un itinéraire en 5 phases. Ces phases devront être présentes à notre esprit quand nous construirons notre premier automatisme.
Pour autant je ne dis pas que tout marchera du premier coup mais si nous avons bien en tête les principes de base et avons eu cœur à construire un tableau d'incompatibilités avec le plus grand soin alors la réussite est garantie.

C'est tout le plaisir que je vous souhaite. En attendant bonne lecture et à très bientôt.

1 = TCO = Tableau de contrôle optique. Ce sont les écrans dans les postes d'aiguillage permettant aux opérateurs de visualiser le trafic et suivre ainsi les trains,
2 = Relais APproche et APpel Itinéraire
3 = Poste tout Relais Automatique
4 = Poste tout Relais à transit Souple
Ces types de postes fonctionnant sur une technologie de relais électromagnétiques ont aujourd'hui cédé le pas à des postes informatisés. PRA et PRS appartiennent plutôt à l'univers ferroviaire des années 70 néanmoins le concept reste parfaitement adapté pour la gestion des trains dans EEP.





Note de l'administration : Ce tutoriel a été écrit par François ​ N'hésitez pas à laisser un commentaire ! merci