DOSSIER : La technologie de la signalisation ferroviaire

 Plus de 100 000 trains circulent chaque jour en France. Sur certaines lignes très chargées, ils peuvent se suivre à une minute trente d'intervalle en toute sécurité. Cela est possible grâce à un règlement très strict et à une signalisation bénéficiant d'une technologie pointue. Il existe plusieurs types de signalisation. Dans ce dossier, nous parlerons de la plus moderne.


I. La signalisation normale

L'espacement des trains est assuré par des signaux semblables aux feux routiers. La ligne de chemin de fer est divisée en plusieurs secteurs que l'on appelle des cantons. Chaque canton, est protégé par un signal. Dans les rails circule un courant de faible intensité. Lorsqu'un train entre dans un canton, les essieux du train engendrent un court circuit entre les deux fils du rail. Cela provoque la fermeture du signal à l'entrée du canton, il présente donc un feu rouge. Lorsque le train pénètre dans le canton suivant, le signal le protégeant présente à son tour un feu rouge, alors que le signal du premier canton présente désormais un feu orange. (appelé feu jaune par le personnel de la SNCF). Lorsque le train pénètre dans le troisième canton, le signal le protégeant donne l'indication feu rouge. Le signal du second canton donne l'indication feu jaune, et le signal du premier canton donne désormais l'indication voie libre. (feu vert). Pour ce type de signalisation, il n'y a donc pas d'intervention humaine. C'est le train qui se protège lui même. 



Ainsi si un train est arrêté dans un canton, le train suivant rencontrera un feu jaune annonçant au mécanicien que le feu suivant est rouge. Il devra réduire sa vitesse pour être en mesure de s'arrêter au signal fermé. Normalement, un mécanicien arrêté à un feu rouge doit attendre que celui ci donne l'indication feu jaune ou feu vert pour pouvoir repartir. Mais dans certaines conditions, le mécanicien peut franchir un feu rouge et pénétrer en canton occupé. Dans ce cas, le mécanicien doit observer une "marche à vue" en ne dépassant pas la vitesse de 30 km/h, et doit être en mesure de s'arrêter dès que possible.

En plus de sécuriser l'espacement entre chaque train, la signalisation sert aussi à protéger. Ainsi certains aiguillages sont précédés d'un signal de protection. Avant de pouvoir le manœuvrer, l'agent qui travaille au poste d'aiguillage doit mettre le feu au rouge. Sans quoi, il ne pourra faire aucune modification sur l'aiguillage. De même que dans les zones où il risque d'y avoir des chutes de pierres ou des coulées de boue, des filins de sécurité sont installés. Si une coulée de boue survenait, obstruant les voies, les filins de sécurité seraient cassés ce qui provoquerait aussitôt la fermeture du signal en amont de cette coulée de boue.


II. La signalisation en cabine de conduite

La signalisation est reprise en cabine de conduite. Au pied de chaque signal se trouve un "crocodile". C'est un objet métallique dans lequel circulent des informations. Lorsque le train franchit le signal, une brosse entre en contact avec le crocodile, et l'indication du signal est répété en cabine. Lorsque le signal présente une indication feu jaune ou feu rouge, une sonnerie retentit et le mécanicien doit appuyer sur un bouton pour confirmer qu'il à bien vu l'indication du feu. Par ce geste, il est enregistré dans la boite noire que le mécanicien a donc bien vu ce signal. S'il n'appuie pas sur le bouton, le train stoppe automatiquement.

Chaque ligne de chemin de fer a une vitesse limite à ne pas dépasser. Elle est imposée en fonction du profil de la ligne. Pratiquement tous les trains sont aujourd'hui équipés d'un contrôle de vitesse par balises. Tout le long de la ligne sont implantées des balises entre les voies. Lors du passage du train, les balises contrôle la vitesse de celui-ci. Si le mécanicien venait à dépasser la vitesse limite, le contrôle de vitesse le rappelle à l'ordre. S'il ne réduit pas sa vitesse le train stoppe automatiquement. Pour le contrôle de vitesse par balises, il existe deux type de balise :

- Les balises à informations fixes : elles donnent toujours la même indication, par exemple à l'entrée d'une courbe dont la vitesse maximale est de 90 km/h

- Les balises à informations changeantes : ces balises sont placées devant un signal et donnent les informations en fonction de l'état du signal. Si le signal est à voie libre : aucune indication. Si le signal donne l'indication feu jaune : elle donnera l'ordre de réduire la vitesse à 30 km/h. Si le signal est fermé : elle donne l'ordre d'arrêt absolu ou de marche à vue si le train est autorisé à entrer en canton occupé.


III. La signalisation des TGV

Les TGV circulent sur les Lignes à Grande Vitesse à 300 km/h. A cette vitesse il est impossible au mécanicien de voir les indications données par les signaux. Les TGV ont donc leur propre signalisation appelée la TVM (transmission voie-machine). Les signaux sont remplacés par des jalons qui repèrent les entrées de canton, et les indications sont reprises en cabine. Grâce à cette signalisation, les TGV peuvent se suivre à un intervalle de 4 minutes (3 minutes pour le TGV Nord, le TGV Méditérannée et l'interconnexion Ile de France).





Jalon signalant l'entrée d'un canton.

Les indications rouge, jaune, vert ont disparu et sont remplacées par des indications de vitesse à ne pas dépasser. Quand la voie est libre, la TVM donne l'indication suivante au conducteur : 





Le conducteur est alors autorisé à rouler à la vitesse de 300 km/h.

Supposons maintenant qu'un TGV tombe en panne en pleine ligne. Le TGV suivant va d'abord recevoir l'indication suivante :
  

 


Cette indication précise au mécanicien qu'il ne devra pas dépasser la vitesse de 220 km/h à l'entrée du canton suivant.





Cette indication ordonne au mécanicien de ne pas dépasser la vitesse de 220 km/h a l'intérieur de ce canton. Plus il se rapprochera du TGV en panne, plus les indications de vitesse seront restrictives. Ainsi il rencontrera les indications suivantes :


 


Ralentissement à 160 Km/h.


 



Exécution 160 Km/h.





Ralentissement à 80 km/h.





Exécution 80 km/h.


 


Là, Cette indication ordonne au mécanicien de s'arrêter à l'entrée du prochain canton.

Comme pour les trains normaux, les TGV sont autorisés à rentrer en canton occupé sous certaines conditions. Dans ce cas la TVM lui donne l'indication suivante :






Comme pour les trains normaux, le mécanicien doit alors observer une marche à vue en ne dépassant pas la vitesse de 30 km/h et être en mesure de s'arrêter dès que possible. Si le TGV n'est pas autorisé à entrer en canton occupé, le conducteur devra attendre que la TVM lui donne l'indication 80 km/h pour pouvoir repartir.


IV. La signalisation du 21ème siècle

Suivant les caractéristiques de la ligne, de sa vitesse maximale et de l'importance de son traffic, les cantons peuvent avoir une longueur de quelques mètres à plusieurs kilomètres. Sur les lignes à fort traffic, cela pose un problème car tant qu'un train n'a pas quitté le canton, le train suivant doit attendre à l'entrée du canton son départ pour pouvoir y pénétrer. Si le train est autorisé à pénétrer en canton occupé, celui ci devra observer une marche à vue jusqu'à la fin du canton, et ce même si entre temps le canton est libéré par le train précédent. Cela perturbe fortement le traffic.

Pour y remédier,la SNCF planche depuis quelques années sur un système de canton mobile apellé Astrée. Les signaux donnant l'indication rouge, jaune, vert, disparaîtront et seront remplacés par un système embarqué en cabine de conduite. Chaque train se localiseront eux-même grâce à une centrale odométrique embarquée utilisant un radar Doppler. Si un train rattrape celui qui le précède, le système ordonnera au mécanicien de ralentir. Plus l'espace entre les deux trains diminuera, plus le système ordonnera au train suivant de réduire sa vitesse. Un système similaire existe déjà, c'est le SAET, utilisé sur la ligne 14 du métro parisien. 

Un autre système SACEM, existe sur la ligne A du RER (la ligne la plus chargée d'Ile de France). A la différence du système Astrée, celui-ci n'utilise pas des cantons mobiles, mais des sous-cantons. La localisation est assurée au sol par les cantons, et à bord des trains, par une roue phonique. Grâce à ce système, l'écart entre chaque RER à pu être ramené de 2,30 à 2 minutes, permettant ainsi de faire circuler 30 trains par heure et par sens contre 24 auparavant.


V. Conclusion

Bien que la signalisation ferroviaire bénéficie d'une technologie pointue, elle a atteint ses limites, notamment sur les lignes les plus chargées. Mais la technologie est en constante évolution, et le système de signalisation par canton mobile pourrait bien voir le jour dans les années à venir. Une aubaine qui permettra de désengorger les lignes saturées comme par exemple la Ligne TGV Paris-Lyon.