Introduction

En courant continu 2 rails, chaque rail amène un des pôles à la locomotive. La norme NEM 631 précise que le + se trouve dans le rail de droite dans le sens de marche et le - dans le rail de gauche. Si on construit une boucle de retournement, au retour sur l'aiguillage, le rail de gauche va se trouver en contact avec le rail de droite, comme le montre la figure 1, et provoquer un court-circuit. L'isolation des deux rails va certes empêcher le court-circuit, mais ne permettra pas au train de changer de sens. Au changement de polarité, la locomotive va rester coincée.

Figure 1: Boucle de retournement, illustration du problème de l'inversion de polarité

Le problème n'existe bien sûr pas en alimentation par troisième rail, puisque les deux rails ont la même polarité et c'est uniquement le conducteur central qui a une autre polarité. Les solutions proposées ci-dessous sont applicables en alimentation courant continu, système à deux rails, analogique. Pour les utlisateurs d'un système digital, il existe des modules spéciaux à utiliser dans ce cas.

Variante 1

Pour cette première variante illustrée par la figure 2 ci-dessous, 4 diodes sont nécessaires. Par la disposition des diodes, on constate que quelle que soit la polarité des voies à gauche de l'aiguillages, dans la boucle le + est toujours à droite et le - toujours à gauche dans le sens de circulation. Il est donc possible d'inverser la polarité pendant que le train parcourt la boucle et ceci sans que sa marche ne soit affectée.

Figure 2: Illustration de la première variante. La flèche indique le sens de circulation obligatoire

On note par ailleurs qu'afin d'éviter tout risque de court-circuit, il convient d'isoler les rails qui vont au coeur de l'aiguille. Les deux connexions à la sortie de l'aiguille servent à réalimenter ces tronçons isolés. Ceci n'est pas nécessaire avec tous les types de voies, mais absolument obligatoire avec les aiguillages à coeur conducteur (p.ex Peco Electrofrog).

Avantages: Avec cette installation, il n'est pas nécessaire d'arrêter le train pour inverser la polarité. Il est donc envisageable d'automatiser cette inversion, p. ex en installant dans la boucle un ILS ou tout autre détecteur de passage qui actionne un relais inversant la polarité et la position de l'aiguillage.

Inconvénients: Si on n'utilise que le régulateur du transformateur pour inverser la polarité, il n'est pas possible de le faire sans arrêter le train, ne serait-ce qu'un court instant. D'autres part, si l'inversion n'est pas automatisée, il n'y a pas de garde-fou et la locomotive risque de se trouvée coincée au changement de polarité à la sortie de la boucle si l'opérateur oublie d'effectuer le changement de polarité.

Variante 2

La deuxième solution proposée ici (figure 3) n'utilise qu'un diode, mais oblige l'arrêt du train dans la section marquée en rouge. C'est uniquement lorsque la polarité aura été inversée que le courant pourra à nouver passer à travers la diode et ainsi faire redémarrer le train. Comme dans la première variante, l'isolation des rails allants sur le coeur de l'aiguille permet d'éviter bien des soucis.

 

Figure 3: Illustration de la deuxième variante. En rouge, la section d'arrêt

Avantages: L'arrêt obligatoire du train tant que la polarité n'a pas été inversée permet d'éviter que la locomotive ne reste en rade sur le changement de polarité. Cette solution est aussi plus avantageuse que la première si on utilise le régulateur du transformateur pour l'inversion de polarité.

Inconvénients: S'il n'est pas souhaité, l'arrêt obligatoire du train est ici une contrainte. D'autres part, cette variante est difficilement automatisable.

Que choisir ?

Compte tenu des avantages et inconvénients réciproques des deux variantes proposées, je pense que l'utilisateur devra choisir celle qui correspond le mieux à son exploitation. Si le réseau est automatisé et que l'opérateur veut pouvoir se concentrer sur d'autres tâches, la variante 1 avec un automatisme est certainement la plus appropriée. Si au contraire, l'alimentation du réseau doit être la plus simple possible et qu'on reste au tout manuel, ainsi que pour un réseau provisoire, la solution 2 est plus appropriée et dans ce cas, l'aiguillage peut même être manuel.

Autres solutions

En suivant ce lien, vous trouverez une explication pour la réalisation d'une boucle de retournement sans diode, mais utilisant l'aiguillage couplé à des inverseurs pour gérer la boucle de retournement. Cliquez ici.

Quelques réflexions plus générales

Et tout d'abord la question existentielle: pourquoi construire une boucle de retournement ? En effet, dans la réalité, on ne trouve que très rarement une telle géométrie des voies (à l'exception des réseaux de tramways, par exemple). En miniature, on distingue souvent les réseaux circulaires des réseaux de point à point (point-to-point en anglais). La figure 4 schématise ces deux types de réseaux. Dans le cas d'une exploitation qui se veut réaliste, seule la variante point à point est envisageable. Dans la réalité en effet, les trains qui partent dans une certaine direction reviennent en général de là quelques heures plus tard.

Figure 4: Deux types principaux de réseaux

Si le réseau "point-to-point" permet un trafic réaliste, son exploitation demande en général beaucoup à l'opérateur et requiert parfois d'être plusieurs. La boucle de retournement permet dans ce cas de réduire un peu le travail de l'opérateur, même si elle a le gros désavantage de retourner le train, ce qui est contraire à la réalité. La figure 5 ci-dessous illustre cette situation.

Figure 5: Réseau d'un point à une boucle de retournement

La boucle de retournement trouve donc sa raison d'être dans le compromis entre le traditionnel réseau où les trains finissent par avoir le tournis et l'exploitation réaliste de point à point. Avec le gros désavantage que le train revient tout retourné... Et à partir de là, je me suis demandé s'il n'était pas possible d'imaginer une forme de boucle de retournement qui permette une exploitation automatique, qui soit simple (un minimum d'aiguillage et de manoeuvres à effectuer) et qui renvoie le train comme il est parti, seule la locomotive doit se trouver de l'autre côté.

Impossible ? Pas si sûr... et en voilà la preuve:

Figure 6: Boucle de retournement sans retournement

Et ça marche comme ça: Au départ, l'aiguillage est en position droite et les ILS 2 et 3 ne sont pas alimentés. Le train entre dans la boucle et circule jusqu'à ce qu'un aimant placé sous la locomotive active l'ILS 1. Il faut que la distance entre l'aiguillage et l'ILS 1 soit au moins égale au plus long train prévu sur le réseau. Lorsque l'ILS 1 est activé, un temporisateur active le dételeur pendant quelques secondes (le temps que la locomotive parcourre le trajet entre l'ILS et le dételeur) et simultanément l'aiguillage est mis en position déviée et l'ILS 2 alimenté. La locomotive poursuit sa course et va se retrouver à l'arrière du train et le pousser jusqu'à atteindre l'ILS 2. Il faut faire attention que la distance entre l'ILS 2 et le dételeur soit inférieure au train le plus court prévu sur le réseau. L'ILS 2 actionne un relais qui inverse la polarité du circuit et alimente l'ILS 3. Le train repart donc dans l'autre direction et quand la locomotive actionne l'ILS 3, l'aiguillage est remis en position droite. La distance entre la sortie déviée de l'aiguillage et l'ILS 3 doit aussi être supérieure au train le plus long. Le train quitte donc la boucle de retournement avec la locomotive de l'autre côté. Plus loin sur le réseau, un ILS doit être implenté pour tout remettre à zéro et initialiser la séquence suivante.