La réalisation des enclenchements mécaniques partie 1

Sources : Cours sur les enclenchements mécaniques 1963 SNCF ANMT 1998 7 1093, Les postes unifiés de la SNCF M. Dheu 1957 AMT 1998 7 1091 et mes souvenirs personnels.

Contrairement à la plupart des autres articles qui sont "tous publics", celui-ci est plus spécialisé. Il n'est donc pas susceptible d'intéresser le lectorat habituel. Il est plus destiné aux cheminots qui veulent en savoir un plus sur les enclenchements. Mais il peut aussi intéresser tous les curieux! A vous de voir. 

Réalisation des enclenchements mécaniques

Après avoir abordé les différent types d’enclenchement (binaire simple, binaire double, conditionnels comme les ternaires quaternaires etc., les enclenchements indirects ou résultants) et les notations Cossmann, Bricka et Descubes ( Cf   https://cheminot-transport.com/2021/05/introduction-aux-enclenchements-mecaniques.html ), voyons à présent de quelle manière ils peuvent être réalisés concrètement.

La forme la plus simple est le toc que j’ai déjà présenté dans l’article https://cheminot-transport.com/2021/01/voie-unique-l-enclenchement-par-toc-semaphore/avertissement.html et dans lequel j’ai pris le cas du toc entre l’avertissement et le sémaphore en voie unique. Si cette matérialisation est très simple à mettre en œuvre, elle est limitée dans les possibilités offertes par ce moyen. A part les relations binaires entre deux leviers 1 et 2 par exemple où l’on peut matérialiser l’incompatibilité 1^-  2⁺ et inversement, ce moyen est insuffisant pour traiter les cas plus complexes.

La deuxième forme utilise des clés et des serrures, c’est celle que nous allons voir aujourd’hui.

La troisième est celle réalisée au moyen de tables que ce soit les tables à verrous et glissières ou celles à taquets et barres ou bien celles à taquets et grils. Nous verrons cela ultérieurement.

Enclenchements réalisés par serrures et clés.

Pour réaliser les enclenchements par ce moyen, il est nécessaire, au préalable, d’équiper les leviers à enclencher de serrures de telle sorte que le levier sera immobilisé dans la position voulue par la clé retirée (on peut dire aussi absente ou libre) et inversement lorsque la clé sera présente et tournée, celle-ci sera immobilisée dans la serrure par la manœuvre du levier qui sera à son tour libéré de l’enclenchement. C’est la même clé que l’on utilisera pour deux leviers à enclencher entre eux.

a) description des clés et désignation.

Afin d’assurer la sécurité des enclenchements réalisés au moyen des clés et serrures, il est obligatoire que, dans une gare donnée, une même clé utilisée pour créer une relation entre deux leviers ne soit pas utilisable dans une autre relation de dépendance. Les clés ne doivent donc pas être identiques ce qui oblige à utiliser les trois éléments constitutifs d’une clé pour les différencier : le rouet, les saillies et le forage.

- le rouet : il y a cinq catégories de rouet qui se caractérisent par les formes suivantes.

Les rouets sont désignés par un chiffre de 1 à 5 en fonction de leurs formes

- les saillies : 11 saillies correspondant aux découpes d’entrée de clés dans les serrures sont désignées par des lettres

- Les forages : 8 forages de canon pouvant être associés à huit formes de broches sur la serrure. Les forages à numéros impairs correspondent aux clés normales, forages à numéros pairs correspondent à clés tronquées (voir explications ci-dessous)

Dans la numérotation des clés qui comporte 3 éléments, les numéros des rouets prennent la première place, les saillies la seconde et les forages la troisième. Cette numérotation figure sur la tranche de la clé. Exemple 5K1 correspond à une clé comportant le rouet 5, les saillies K et le forage 1

B) Incompatibilité d’utilisation des clés sur une même installation

Sur une même installation de sécurité, il ne faut pas qu’une clé enclenchant une serrure puisse en ouvrir une autre. On pourrait penser que les différentes combinaisons existantes entre les rouets, les saillies et les forages rendent impossible ce cas de figure. Je ne vais pas passer en revue toutes les vérifications préalables à effectuer pour l’utilisation des clés compatibles dans un programme d’enclenchement car ni vous ni moi ne sommes appelés à en réaliser mais voyons un exemple pour comprendre le mécanisme.

Toutes les configurations de clés sont reprises dans ce tableau :

On voit que le tableau comporte 4 grands cadres reprenant les types de rouets, de saillies et de forages.

Cas le plus simple : si on utilise des clés provenant de deux grands cadres différents par exemple 1A1, 1C3, 2H6 et 5K7 on a l’assurance qu’elles sont compatibles car le forage est chaque fois différent.

2^ième  cas : si on utilise des clés d’un même grand cadre situées sur une même ligne horizontale, par exemple 1B1 avec 1C1 et 1K1.  Les rouets (1) et les forages (1) sont identiques, seules les saillies (B, C et K) sont différentes. On voit qu’une clé de saillie B ne pourra pas entrer dans une découpe d’une entrée de la serrure C (saillie à droite pour l’une, découpe à gauche pour l’autre). Par contre la clé à saillie B pourra être insérée dans une découpe d’une entrée de la serrure K (la saillie de la clé B passera dans la découpe de la serrure K). Ces deux dernières clés ne doivent donc pas être utilisées dans la même installation.

Il y a des cas plus complexes mais comme des tableaux de compatibilité recensent les combinaisons de clés utilisables dans les différents cas de figure, il est inutile d’entrer plus avant dans le détail.

C Description des serrures.

Nous allons voir 3 types de serrures : les serrures à agrafes, les serrures S et les serrures centrales.

C1 les serrures à agrafes

Une serrure à agrafes est constituée de plusieurs parties qui concourent, chacune pour leur part, à la réalisation de l’enclenchement. Détaillons les différents éléments :

- l’armature comprend

- une clé fixe (D) qui ne peut être enlevée mais ayant la faculté de tourner et de coulisser

- deux encoches carrées en haut de l’armature (c) pour le passage des crochets (a)

- l’agrafe comprend :

            - deux crochets (a)

            - une clé mobile (C)

            - un trou de serrure (b) pour l’insertion de la clé fixe

            - une chaîne pour l’immobilisation (voir deuxième schémas ci-dessous)

Fonctionnement de la serrure à agrafes. Pour fermer la serrure à agrafes, il faut mettre l’armature sur l’agrafe en jouant sur les encoches et les crochets puis introduire la clé fixe dans la serrure de l’agrafe et la tourner. L’agrafe et l’armature sont alors solidarisées. Cette action libère la clé mobile (C) et réciproquement, le retrait de la clé mobile immobilise la clé fixe empêchant ainsi la désolidarisation de l’agrafe et de l’armature. La clé mobile peut ensuite être utilisée dans une serrure d’un autre levier ce qui matérialise une relation de dépendance. 

Voyons un cas d’application

Le levier 1 du disque 1 doit être fermé pour la manœuvre de l’aiguille (a) qui est normalement disposée à gauche pour assurer la protection et la continuité de la voie principale. Si on traduit cet enclenchement sous la forme de la notation Descubes on écrira (1^-  a^-)

Pour matérialiser cet enclenchement les leviers de ces deux installations doivent être enclenchés comme indiqué ci-dessous.

Dans ce cas de figure, la position habituelle du disque est l’ouverture c'est-à-dire levier renversé. Pour récupérer la clé mobile qui est immobilisée dans l’agrafe puisque celle-ci n’est pas reliée à son armature, il faut fermer le disque (redresser le levier) et assembler l’armature avec l’agrafe. Une fois la clé fixe tournée dans l’agrafe, la clé mobile sera libérée et l’on pourra aller au levier (a) pour introduire cette clé mobile dans la serrure à agrafes. Cette action permettra de tourner la clé fixe de l’armature et ainsi de désolidariser l’agrafe et l’armature ce qui libèrera le levier et permettra la manœuvre de l’aiguille. Notez que le disque ne pourra pas être ouvert pendant tout le temps ou l’aiguille sera renversée puisque la clé mobile se trouvera immobilisée dans la serrure à agrafe ouverte.

On vient de voir le cas d’un enclenchement binaire simple, mais dans les cas plus complexes d’enclenchements conditionnels on peut aussi avoir recours à des serrures à agrafes.

En voici un exemple :

L’incompatibilité à réaliser est la suivante : (A⁺ B^- C⁺ D^-) qui peut se lire si A et C sont en position normale,  B renversé est incompatible avec D renversé ou d’une façon équivalente si A est normal et D renversé, B renversé est incompatible avec C normal (il y a, en fait, six façons différentes de l’énoncer).

La réalisation matérielle est très simple à mettre en œuvre ; il suffit d’enclencher les leviers dans la position inverse de l’incompatibilité voulue. Ainsi A ne devra être enclenché qu’en position renversée, le levier A sera libre en position normale ; de même B ne sera enclenché qu’en position  normale, C en position renversée et D en position  normale.  Trois clés mobiles seront à utiliser.

Comme nous le voyons sur ce dessin, les clés mobiles C1 et C3 ne peuvent enclencher les leviers A et C qu’en position renversée. Lorsque A et C sont en position normale les clés C1 et C3 sont immobilisées dans la serrure à agrafes. Pour renverser le levier D on peut, par exemple, récupérer la clé sur le levier B en position  normale puisqu’elle n’est pas prisonnière. On aura alors la situation suivante : A normal, B normal, C normal et D renversé. On ne sera pas dans le cas de figure de l’incompatibilité prévue puisque B sera en position normale. Autre possibilité si on renverse A et que l’on récupère la clé mobile C1 pour libérer le levier D de sa position normale et de le renverser, on ne sera toujours pas dans le cas de figure de l’incompatibilité puisque A sera renversé. Et ainsi de suite pour toutes les combinaisons possibles qui ne conduiront jamais à l’incompatibilité énoncée.

C2 Les serrures à pêne saillant

Ces serrures peuvent être à une ou plusieurs clés. Le pêne sorti sert à verrouiller une pièce spécifique rendue solidaire du levier à enclencher. La clé mobile introduite dans la serrure permet de rentrer le pêne par rotation de la clé et donc de déverrouiller la pièce sur laquelle la serrure est fixée. Le levier se trouvant alors libéré de l’enclenchement peut être manœuvré ce  qui a pour effet d’immobiliser la clé mobile.

Voyons un exemple sur un levier d’un poste mécanique type 1945.

La pièce spécifique dont je parlais dans le paragraphe précédent est ici constituée par la bielle A solidaire du balancier de commande du gril. Cette bielle avec encoche coulisse dans la serrure à pêne saillant B. Si l’on doit immobiliser le levier dans la position normale, on soulève légèrement la bielle de façon à permettre le passage du pêne lorsque l’on tourne la clé mobile. Une fois sorti, le pêne maintient la bielle dans l’encoche et immobilise donc le levier. La clé ayant tourné, elle se trouve libérée et peut être utilisée pour la continuité de l’enclenchement sur une autre serrure.

C3 les serrures centrales.

Dans les gares moyennes avec de nombreuses aiguilles, des serrures centrales permettent de simplifier les installations en réduisant le nombre de serrures qu’il faudrait poser sur les signaux. Se trouvent  normalement emprisonnées dans cette serrure centrale les clés des aiguilles qui requièrent la fermeture préalable des signaux en vue de protéger le mouvement.

On trouve deux types de serrure centrale : celle de double voie et celle de voie unique.

C3.1 les serrures de Double voie

Elles sont constituées par des barres horizontales et verticales qui sont munies de taquets. Ces éléments convenablement disposés réalisent les enclenchements nécessaires qui s’opposent ou au contraire libèrent les clés concernées. Ces dispositifs sont placés à l’intérieur d’un boitier plat dont l’ouverture est plombée. La rotation d’une clé dans son emplacement de la serrure centrale a pour effet d’entrainer la barre correspondante. Les clés des barres horizontales sont, en principe, celles des signaux alors que les clés des barres verticales sont celles des aiguilles.

C3.2 les serrures de voie unique.

Ce sont celles que l’on trouve dans les gares de voie directe. Elles sont plus complexes que celles de double voie dans la mesure où, indépendamment des enclenchements entre barres horizontales et verticales, elles comportent en outre des enclenchements entre les barres horizontales dotées d’encoches trapézoïdales et de taquets biseautés selon le principe des tables d’enclenchement « Stevens »

Voici un exemple d’une table d’enclenchement Stevens.

L’exemple ne s’applique pas à une serrure centrale mais à un poste à leviers. Le principe étant proche dans son fonctionnement, on peut donc s’en servir pour illustrer le fonctionnement entre deux barres parallèles. Le dispositif est constitué d’un taquet biseauté mobile et de barres avec encoches reliées aux leviers. Si l’on renverse le levier A, on voit que l’encoche de la barre (a) va jouer sur le biseau du taquet qui va être décalé à droite et donc s’insérer dans l’encoche de la barre (b). Dans la vue du bas on voit la nouvelle configuration après translation du levier A dans la position renversée. Le levier B est immobilisé dans sa position normale par le taquet qui ne peut plus bouger puisqu’il est bloqué par la barre (a). On a ainsi réalisé l’incompatibilité (A^- B^-). On verra dans les tables d’enclenchements que grâce à ce système on peut réaliser des incompatibilités beaucoup plus complexes.

Voyons à présent comment sont représentés les enclenchements réalisés par une serrure centrale dans une gare de voie directe. Ces gares ont été décrites dans l’article : https://cheminot-transport.com/2021/01/gare-de-voie-directe-type-sncf-description.html

Les aiguilles 3 et 6 sont manœuvrées à distance mais peuvent aussi être manœuvrées à pied d’œuvre. Pour éviter de surcharger le schéma, je n’ai pas représenté cette particularité comme je n’ai pas numéroté les aiguilles de voie de service ni placé les taquets de déraillement.

Rappelons que pour les trains de passage les disques sont ouverts avec la première clé (D1¹ et D4¹) alors qu’en cas de croisement, c’est la deuxième clé qui sera utilisée (D1² et D4²)

La représentation schématique de la serrure centrale avec la légende à droite apparait sous cette forme.

Comment cela se lit-il ?

Commençons par un cas simple.

La clé du Verrou Va3 située en bas à gauche sur une ligne verticale est enclenchée avec quatre autres clés situées sur des lignes horizontales A1, A4, D1¹ et D4¹. C’est le symbole des deux petits traits ( г )reliant les lignes horizontales et verticales qui nous en informe. Cela signifie donc que pour retirer la clé du verrou de l’aiguille 3 les 4 clés précitées devront être mises à la serrure centrale puis se trouveront immobilisées lorsque la clé du verrou 3 sera retirée. En effet, le déverrouillage interdisant le passage en vitesse sur l’aiguille, il est normal que les signaux soient au préalable fermés. Notez qu’en plus le TIV 30 ou 40 est commandé par le même levier que le verrou et qu’il faut donc qu’il soit annoncé par l’avertissement.

Continuons par un cas un peu plus complexe.

La clé D1¹ est en relation d’enclenchement de deux manières.

D’abord avec les lignes verticales où il y a le symbole correspondant (г). C'est-à-dire les clés Va3, a3P (pied d’œuvre) S (voie de service), a6P (pied d’œuvre). Le retrait de la clé D1¹ immobilisera à la serrure toutes ces clés. Cela est logique puisque, là encore, avant de manœuvrer une aiguille ou un verrou il faut d’abord fermer le signal de protection.

Ensuite avec deux lignes horizontales par le symbole ¯ . On voit sur la représentation que le retrait de D1¹ immobilise les deux clés D1² et D4² La flèche ¯ que l’on peut assimiler au taquet biseauté de la table « Stevens » bloque la barre horizontale de la clé D4² ou D1² en s’introduisant dans son encoche. Inversement si la clé D1¹ est présente et tournée dans la serrure centrale, le fait de tourner, par exemple, la clé D1² fera monter la flèche ­ qui ira bloquer l’encoche de la barre horizontale relative à la clé D1¹.

Pour les plus courageux, on va prendre l’exemple le plus difficile puisqu’il y a en plus un enclenchement conditionnel.

D’abord, la barre horizontale de la clé D1² est enclenchée avec les barres verticales des clés des aiguilles de dédoublement  manœuvrées à pied d’œuvre  a3P et a6P ainsi qu’avec les clés S des aiguilles des voies de service. Cela signifie que l’on ne peut pas retirer la clé D1² si une de ces clés est enlevée et inversement on ne peut pas retirer une de ces clés si D1² n’est pas présente et tournée à la serrure centrale.

Ensuite la clé D1² est en relation d’enclenchement avec 4 barres horizontales par le symbole ­ qui ira s’insérer dans les encoches des barres des clés A¹, A⁴, D1¹ et D4¹ lorsque l’on retirera la clé D1² et inversement cela signifie aussi que ces 4 dernières clés doivent être présentes et tournées dans la serrure centrale pour remplir une des conditions de retrait de la clé D1².

Pour comprendre plus facilement le dernier enclenchement qui est le plus complexe, il est préférable de connaitre quelle est, en pratique, la manœuvre des leviers et l’utilisation des diverses clés lorsque l’on est amené à ouvrir le disque avec la deuxième clé (ici D1²) dans le cas d’un croisement par exemple. J’ai détaillé cette opération dans l’article  https://cheminot-transport.com/2021/01/utilisation-des-installations-d-une-gare-de-voie-directe-type-sncf-et-son-block-associe.html

Je vais donc me limiter en en faire un résumé : avant un croisement, on récupère les premières clés des disques des deux sens qui sont normalement disposées sur les serrures S à pêne saillant des leviers. En les enlevant de ces leviers, ceux-ci se trouvent immobilisés en position normale par la serrure S. Les deux premières clés des disques ainsi que les deux clés des leviers des avertissements sont insérées dans la serrure centrale à leurs emplacements puis tournées. Les conditions de libération des clés des verrous étant réunies, on peut les retirer de la serrure centrale (ici Va3 et Va6). Ces deux clés sont alors introduites dans les serrures des leviers des 2 verrous ce qui les libère de l’enclenchement par serrure. Après renversement des deux leviers (cette manœuvre entraîne la présentation des TIV 30 ou 40), on peut récupérer une clé a3ⁿ sur la serrure du levier du verrou Va3 et la clé a6ⁿ sur le levier du verrou Va6. Imaginons que l’on veuille renverser l’aiguille 3 et maintenir en position normale l’aiguille 6. On introduit la clé a3ⁿ dans la serrure du levier de cette aiguille ce qui permet de le renverser. Une fois renversé on peut récupérer la clé a3^r que l’on insère dans la serrure centrale avec la clé a6ⁿ qui n’a pas servi. Les conditions sont alors réunies pour retirer les 2^ième clés des disques.

Revenons à notre 3^ième relation d’enclenchement conditionnel et focalisons-nous sur la partie de schéma concernée.

On voit qu’en ayant mis la clé a3^r à la serrure centrale puis en l’ayant tournée la flèche double sens est tombée dans l’encoche et comme la clé a6^r n’est pas à la serrure centrale mais est prisonnière sur le levier de l’aiguille 6 en position  normale, la flèche du dessus n’est plus poussé dans l’encoche de la barre du disque.

Deuxième condition, la clé a6ⁿ a été introduite dans la serrure centrale ce qui a eu pour effet de déplacer vers la gauche le taquet qui présente maintenant une face biseautée qui ne fait plus pression sur la flèche du dessus (bien que la clé a3ⁿ ne soit pas à la serrure centrale) et qui permet donc la translation vers la gauche de la barre horizontale de la clé D1².  Le disque 1 peut donc être ouvert par la clé D1².

Les clés D1² et D4² ne peuvent donc être retirées simultanément de la serrure centrale que si les aiguilles 3 et 6 sont à gauche (a3^r et A6ⁿ) ou à droite (a3ⁿ et A6^r)

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