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76) 1900-1970. La signalisation (2/2) (cet article est tiré de nos archives, il date d’il y a 48 ans)
Vers les signaux lumineux
Dès le début du siècle, le trafic des chemins de fer français a continué de croître mais les réseaux fortement équipes en supportaient les conséquences mieux que les autres. Rappelons- nous en particulier ces polémiques à propos de l’Ouest qui, dans certains cas, suivait assez mal le rythme d’investissement des autres grandes compagnies car ses recettes se ressentaient du manque de trafic industriel. Finalement, par la loi du 13 juillet 1908, dite du rachat, l’Ouest était incorporé au réseau de l’État pour former un vaste ensemble dont la structure profonde ne se modifiait d’ailleurs pas. Or l’Ouest, comme l’État, avait souvent présenté des solutions techniques fort avancées dont les possibilités d’application étaient limitées par la capacité propre des réseaux. Heureusement, il n’en fut pas de même quand, en 1923, l’État appliquera la technique de la signalisation lumineuse à la ligne de Paris à Saint-Germain, suivant ainsi l’exemple donné par les chemins de fer américains et cette date marque, en fait, les débuts de la signalisation moderne que nous connaissons. Mais la signalisation mécanique ne cessait, durant ce temps, de se perfectionner quitte, lorsque les conditions étaient réunies, à céder la place à la signalisation lumineuse.
D’ailleurs, les grands réseaux avaient pris conscience de l’intérêt d’unifier leur signalisation d’autant plus que l’A.L., où les trains circulaient à droite, avait eu ses installations de sécurité refaites de 1900 à 1918 sur les normes des chemins de fer allemands. Ils confièrent l’étude de ce très vaste problème à une commission présidée par Mr Verlant qui dirigeait l’exploitation du P.L.M. dont les premières décisions furent appliquées à partir de 1931 et jusqu’en 1936, si bien que la S.N.C.F. hérita d’une signalisation sensiblement unifiée du moins quant à ses principes fondamentaux.
Les nouveautés intéressantes introduites par la signalisation Verlant furent les suivantes :
a) adoption du feu vert pour donner l’indication « voie libre », en remplacement du feu blanc utilisé auparavant, le rouge restant utilisé pour l’arrêt. Cela entraînait la substitution du jaune au vert pour prescrire le ralentissement. Le remplacement du blanc par le vert pour indiquer la voie libre était intéressant :
– d’une part, parce que l’existence de nombreux feux blancs d’éclairage (dont le nombre et l’intensité augmentaient d’année en année) rendait de plus en plus difficile l’observation par le mécanicien des feux blancs de voie libre. Or les vitesses augmentaient et une bonne observation des feux était absolument indispensable à la sécurité de la marche ;
– d’autre part, parce que la rupture du verre rouge ou vert d’un signal d’arrêt ou de ralentissement pouvait transformer intempestivement ce signal en signal de voie libre.
b) Introduction d’un nouveau signal : le rappel de ralentissement qui donne au mécanicien une seconde indication pour réduire sa vitesse au moment où le ralentissement doit être effectif.
c) Modification de la forme de certains signaux mécaniques dans des conditions telles qu’un signal puisse toujours, le jour, être identifié par sa silhouette seule. L’ancienne signalisation utilisait par exemple la forme circulaire aussi bien pour le disque rouge (signal de marche à vue ou d’arrêt) que pour le disque vert (signal de ralentissement). La signalisation Verlant a supprimé tout double emploi. Le cercle est un disque rouge ; le carré (ou le rectangle) comportant un côté horizontal est un carré ; le losange comportant ses côtés à 45° est un avertissement ; le triangle est un ralentissement, etc. ;
d) La commission Verlant avait enfin adopté diverses mesures destinées à faciliter le développement des signaux lumineux dont la plus importante était l’utilisation d’un feu unique pour donner les indications rencontrées le plus fréquemment sur les lignes à forte circulation.
Quant au cas particulier des lignes de l’A.L., la commission Verlant l’avait traité de la manière suivante et ceci vaut essentiellement pour la signalisation mécanique :
« Les sémaphores à 1 ou 2 bras, s’inclinant à 45° vers la droite, étaient maintenus, alors qu’était supprimé le 3e bras équipant certains de ces signaux.
« La notion de direction donnée aux mécaniciens par la présentation d’un ou de plusieurs bras était remplacée par la prescription de ralentissement à 45/30 km/h (30 km/h pour les trains non munis du frein continu voyageurs) donnée par la présentation de deux bras inclinés à 45°, (rappel de ralentissement) précédant la 1re aiguille prise en pointe et en déviation repérée par un chevron.
« Chacun de ces deux bras présenta dorénavant, la nuit, un feu jaune au lieu du feu vert précédemment utilisé ; par contre, la présentation à 45° du seul bras supérieur (voie libre) donnant, de nuit, un feu vert était inchangée. Un seul feu rouge indiquant la position de fermeture et correspondant à la présentation horizontale du bras supérieur. Simultanément, l’aspect des signaux d’annonce des sémaphores à 1 ou 2 bras, c’est-à-dire les signaux d’avertissement ou d’avertissement- ralentissement combiné, était modifié. La cible ronde était remplacée par une cible en losange. Les 2 feux jaunes (sur une ligne oblique) de l’avertissement présenté étaient réduits à un seul feu jaune et le ralentissement présenté donnait la nuit deux feux jaunes sur une ligne horizontale au lieu d’un feu jaune et d’un feu vert sur une ligne oblique. Les 2 feux verts en oblique, en position d’ouverture, étaient remplacés par un seul feu vert. En ce qui concerne l’aspect de jour, l’aileron, placé sur le même mât que la cible de l’avertissement, incliné à 45° et prescrivant le ralentissement (annonce du rappel de ralentissement), était maintenu, la cible de l’avertissement étant, dans ce cas, effacée en position horizontale.
Cette citation, un peu longue, des modifications ayant affecté l’A.L., a néanmoins le mérite de montrer l’ampleur du travail de la commission Verlant qui est à la base des principes, affirmés ou établis, gouvernant la signalisation ferroviaire avec une propension de plus en plus nette vers l’élimination progressive de la signalisation mécanique.
Cependant s’est ajouté depuis un nouveau signal, le préavertissement, signal différent de l’avertissement qui impose au mécanicien de prendre ses dispositions pour arrêter son train, non pas au premier, mais au second signal suivant. Or, le préavertissement a toujours été constitué par des signaux lumineux (un feu vert et un feu jaune sur une même ligne verticale ou maintenant feu jaune clignotant) car, en signalisation mécanique, il n’a pas été possible de trouver une forme de cocarde suffisamment distincte de celle des autres signaux mécaniques.
Cette incompatibilité symbolise assez bien une évolution qui élargit la distance entre le chemin de fer actuel et plus encore celui de l’avenir même proche, du chemin de fer des signaux mécaniques et des postes à leviers qui fut aussi celui de la traction à vapeur.
Sémaphore P.L.M. © DR
Une signalisation dominée par l’automatisme
Le cantonnement est l’une des bases sur lesquelles repose la signalisation ferroviaire. Déjà, au début du chemin de fer, la distance séparant deux gardes munis chacun d’un ou de deux drapeaux pouvait être assimilée à un canton. Le blocksystem a affirmé cette notion en instaurant soit le block absolu, soit le block permissif. Le premier assurait aux trains en ligne la même protection que dans les gares. Le second donnait infiniment plus de souplesse à l’exploitation à condition, comme nous l’avons vu d’ailleurs, que des règles strictes de pénétration dans les cantons occupés ou présumés occupés fussent observées. Le block automatique apporte un perfectionnement supplémentaire puisque les signaux protégeant l’entrée des cantons, sont commandés par les trains eux)mêmes sans l’intervention d’aucun agent. La détermination du nombre des cantons, ainsi que le choix de l’emplacement des signaux de protection, ne reposent plus que sur des considérations qui relèvent directement de la circulation des trains. Le premier block automatique fonctionnant par circuit de voie fut installé, en 1871, par Franklin L. Pope, sur le Boston and Lawell Railroad puis l’année suivante sur le Lehigh Valley Railroad. La mise au point du système complet combinant le circuit de voie avec la manoeuvre automatique des sémaphores ne fut toutefois obtenue que dans la période 1881-1884 par George Westinghouse en collaboration avec Robinson, en permettant, dès l’année 1883, d’effectuer un essai important sur le Fichtburg Railroad. Le système, dans sa forme moderne et définitive, remonte à 1884, date de son application sur le West Shore and Pennsylvania Railroad.
En France, plusieurs systèmes de blacks automatiques mécaniques furent installés, notamment sur le Midi (black P.D.) D’autre part, avant que l’État ne s’inspire de ces techniques ainsi expérimentées sur sa ligne de Saint-Germain, le P.O. fit un essai de circuit de voie à courant alternatif, en 1909 en gare de Choisy-le-Roi, puis, en 1913, en gare de Paris-Orsay pour la protection des voies à quai. Ainsi, peu à peu, le block automatique s’est imposé sur nos réseaux. Grâce aux signaux lumineux conseillés si vivement par la commission Verlant, il a donné naissance au block automatique lumineux lequel, pour les lignes à grande circulation qui en sont ou vont en être équipées, constitue la signalisation fondamentale du chemin de fer. Ses principes sont vraiment trop connus pour que nous ayons à les exposer. Ils découlent d’ailleurs du cantonnement permissif. Mais le block automatique lumineux (B.A.L) ne peut couvrir tout le domaine du chemin de fer puisqu’il ne peut s’appliquer qu’à des lignes à trafic important. Dans ce cas, les dépenses nécessaires à son installation sont justifiées par l’obligation de bien écouler les circulations qui empruntent ces voies. Néanmoins, il fait naître une évolution dont il faut voir quelques aspects.
Sur les lignes à voie unique, l’automatisation de l’espacement des trains ne présente d’intérêt que si elle est accompagnée de l’automatisation de la fonction « nez à nez » (c’est-à- dire, dans ce dernier cas, le problème de la rencontre de deux trains de sens inverse), obtenue par une commande centralisée, mais cet aménagement est coûteux et ne se justifie que sur un petit nombre de lignes. On a donc commencé par la solution du problème le plus simple, celui de la voie de gauche, c’est-à-dire de passage sans arrêt tel que le P.LM. le pratiquait sur ses lignes parcourues par des express et tel qu’il vient d’être mis en service récemment sur Montsoult- Luzarches. On transpose actuellement ce système en commande centralisée de voie directe. Cette commande centralisée offre de très larges perspectives puisqu’elle permet, en voie directe, le franchissement et le dépassement à vitesse normale. Les lignes à voie unique, sans atteindre peut-être à l’extrême souplesse de Dole-Vallorbe, ne se trouveront donc pas pénalisées. C’est un acquis important puisqu’elles supportent des trafics considérables de trains de voyageurs pour la desserte des stations de sports d’hiver.
Block automatique lumineux (B.A.L.). © J. Avenas
Un nouvel étage de signalisation, donc en fait d’exploitation, concerne les lignes à double voie, en général à trafic plus élevé, qui sont dotées le plus souvent du block manuel considéré maintenant comme périmé. En effet, a été mis au point un nouveau type de block, héritier lointain du fameux block P.D. (Paul Ducousso) de la Compagnie du Midi, qui se nomme le block automatique à permissivité restreinte (B.A.P.R.). Il est destiné à remplacer les blocks manuels et connaît ses deux premières applications entre Pontoise et Givors et prochainement entre Sémaphore P.L.M. Franois, Arc-et-Senans.
Concernant les lignes, dont le trafic permet de disposer de cantons de plus grande longueur qu’en B.A.L, le B.A.P.R. entraîne à prévoir une réglementation spéciale pour la pénétration dans un canton occupé, ce qui ne pose pas de problème en B.A.L. puisque le mécanicien marque l’arrêt et repart en marche à vue jusqu’au prochain signal qui lui donnera la voie libre. En conséquence : – le sémaphore de chaque poste de cantonnement automatique est muni d’un téléphone, relié en principe au circuit de régulation (exceptionnellement à un poste de gare ou de bifurcation à service permanent, dont l’aiguilleur sert alors d’intermédiaire entre le mécanicien et le régulateur) ;
– le mécanicien, arrêté par suite de la fermeture du sémaphore (un feu rouge) correspondant, se fait reconnaître du régulateur et lui demande ses instructions ;
– compte tenu des renseignements dont il peut disposer sur la circulation du train précédent, le régulateur n’autorise la pénétration en canton occupé que s’il juge cette opération justifiée (c’est bien là la notion de permissivité restreinte) ;
– en cas de dérangement du téléphone disposé auprès du sémaphore, le mécanicien observe un délai de 15 minutes avant de repartir.
La mise au point du B.A.P.R. a nécessité la création d’un nouveau type de panneau : le panneau à plaque A ou D de forme circulaire, s’apparentant donc très nettement au disque qui porte :
– soit la lettre A, si le signal à distance le plus impératif porté par un tel panneau est un avertissement ;
– soit la lettre D, si le signal à distance le plus impératif porté par un tel panneau est un disque.
Utilisant uniquement la voie comme support de transmission et supprimant ainsi les circuits de voie utilisant des cantons de gare à gare, ce qui aboutit à une signalisation bien moins dense, le B.A.P.R. résout convenablement le problème de l’espacement des trains. Le B.A.P.R. représente, en définitive, un moyen, d’exploitation et de sécurité convenant à un très large échantillonnage de lignes, dont le trafic ne justifie pas le B.A.L., mais dont les installations de signalisation et de sécurité doivent être renouvelées. Il traduit une intéressante adaptation du chemin de fer aux exigences de l’exploitation la plus économique tout en restant parfaitement sûre.
Pour les lignes à plus haute ou à très haute densité de circulation, le B.A.L. (block automatique lumineux) continue de s’imposer sans discussion, bien que l’évolution du chemin de fer vers les plus grandes vitesses tende à modifier certaines de ses données. Il faut ainsi distinguer entre la plage 160/200 km/h et la plage 200/300 km/h. Au-dessous de 160 km/h, le B.A.L. classique est suffisant, moyennant une légère amélioration de la puissance de freinage des trains appelés à circuler à cette vitesse et le déplacement de quelques panneaux lumineux pour respecter partout une distance minimale d’annonce de l’ordre de 1 500 m.
Entre 160 et 200 km/h, la longueur habituelle d’un canton classique (1 500 à 2 500 m) ne donne plus une distance d’annonce suffisante. Il faut donc faire intervenir la signalisation par préannonce dont la base est le block actuel à trois aspects (sémaphore, avertissement, voie libre) transformé en block à quatre aspects sans modification de la cible des panneaux. Le quatrième aspect, appelé « préannonce », est en fait l’annonce de l’avertissement et il est constitué par le clignotement du feu vert de voie libre actuel. Ce vert clignotant ne s’adresse qu’aux trains circulant à plus de 160 km/h. Présenté, il impose au mécanicien de revenir à 160 km/h afin d’aborder à cette vitesse le signal suivant. Présenté à un train circulant à 160 km/h ou même moins, le vert clignotant a la valeur d’un vert, c’est-à-dire qu’il donne la voie libre.
Cependant, s’il n’est pas indispensable à ces vitesses que la signalisation soit répétée de façon continue pour le mécanicien, il est par contre très important que l’indication de préannonce soit répétée sur la machine à son passage au droit du panneau par un dispositif donnant toute garantie. Comme le crocodile ne peut distinguer entre avertissement et préannonce, c’est un dispositif nommé balise qui, au-dessus de 160 km/h, le remplace. Il est complété sur la machine par un autre dispositif qui recueille les indications de la balise et effectue un double contrôle :
a) 15 secondes après passage d’une balise donnant la préannonce (vert clignotant), il vérifie que la vitesse est tombée à 180 km/h ;
b) à la balise suivante, il vérifie que la vitesse est bien tombée à 160 km/h sinon il déclenche un freinage d’ur gence. La balise répète également les autres signaux habituellement déjà répétés par le crocodile. Cette signalisation qui, répétons-le concerne uniquement les sections de lignes où les vitesses de 160 à 200 km/h pourront être pratiquées, sera mise en service entre Paris et Bordeaux entre 1971 et 1973, et elle remplace sur la section Les Aubrais-Vierzon le système par ligne de voie permettant aux trains « Capitole » de rouler quotidiennement à 200 km/h.
Quant aux vitesses supérieures à 200 km/h et pouvant atteindre 300 km/h, elles nécessiteront des dispositifs plus élaborés :
a) à ces vitesses, l’observation par le mécanicien d’un signal optique placé le long de la voie doit être remplacé par la réception en cabine d’une information automatiquement transcrite en clair sur le tableau de bord ;
b) les distances de freinage devenant très grandes, un block même à quatre indications conduisait à des cantons trop longs donc à un débit trop faible et il apparaît nécessaire de recourir à un block à cinq indications amenant un train à l’arrêt après 4 réductions de vitesses successives : 300 à 270 km/h, 270 à 220 km/h, 220 à 160 km/h, 160 à 0 km/h.
Ces indications étant reçues en cabine, les signaux latéraux n’ont plus lieu d’exister, tout au moins en pleine ligne. Les indications peuvent parvenir au train soit par l’intermédiaire des rails, soit par l’intermédiaire d’un câble placé dans la voie dans lesquels circulent des fréquences captées par la locomotive.
Le câble présente l’avantage de pouvoir être en outre utilisé pour assurer des liaisons phoniques entre les trains et les postes fixes.
Avec un black constitué par des indications reçues en cabine, il est possible d’aboutir à une commande automatique du freinage, le mécanicien n’intervenant qu’en cas de défaillance des systèmes automatiques.
Ainsi les solutions nécessaires au fonctionnement des lignes à vitesse très élevée sont déjà prêtes et elles garantissent la sécurité au· même titre que le B.A.L. classique le permet pour des vitesses bien moindres.
Nous retrouvons ces notions d’automatisme et d’efficacité dans la conception des postes d’aiguillage. Plusieurs centaines de postes dits P.R.S. (postes tout relais à transit souple) équipent les gares et les bifurcations les plus importantes et ont permis d’accomplir d’énormes progrès, bien que les enclenchements des postes mécaniques aient déjà introduit les éléments de sécurité fondamentaux puisqu’ils empêchaient les manoeuvres incompatibles.
Le perfectionnement de ces postes est constamment recherché tant au point de vue qualité technique qu’au point de vue rentabilité. C’est ainsi que de nouvelles versions comportant pour la commande d’un itinéraire la manoeuvre d’un bouton d’entrée et d’un bouton de sortie et amenant une réduction du coût du poste sont à l’étude.
Des études sont également en cours pour permettre l’annonce automatique des trains par leurs numéros dans les postes d’aiguillage, information qui, à la limite, peut être utilisée pour commander un itinéraire. Ainsi la signalisation a rattrapé le retard qu’elle accusait il y a un siècle sur les autres techniques du vaste domaine du chemin de fer et elle s’en est surtout rapprochée. Le rail le doit à l’électricité qui s’est introduite dans toutes ses activités précédant même l’électrification proprement dite de ses lignes. De la locomotive électrique au fonctionnement de ses postes les plus évolués, bien des points de rapprochement peuvent être recensés. Ainsi, tirant parti de toutes les technologies, le chemin de fer ne cesse de progresser.
Cet article est tiré du n°1280 paru le 21 février 1971 dans La Vie du Rail dont voici la couverture :
