1.02 – Pourquoi choisir la conduite numérique des trains miniatures ?

1.02 – Le numérique pour quoi faire ?

Effectivement nous pouvons nous poser la question, et tenter d’y répondre. A priori c’est pour jouer au petit train me semble-t-il ?

SOMMAIRE DE LA SECTION.

1.2.1 – Etat des lieux.

1.2.2 – Définition de la conduite individuelle des trains.

1.2.3 – Définition de la conduite numérique des trains.

1.2.4 – Les avantages du système numérique DCC (Digital Command Control).

1.2.5 – Pour le réseau, il y a des solutions pour les problèmes traditionnels.

1.2.5.1 – Le cantonnement.

1.2.5.2 – La boucle de retournement.

1.2.6 – Les quatre grands types de conception de réseaux.

1.2.6.1 – Le réseau libre.

1.2.6.2 – Le réseau sécurisé.

1.2.6.3 – Le réseau mixte.

1.2.6.4 – Le réseau hybride.

1.2.7 – Le numérique pour quoi faire ?

1.2.7.1 – Pour un réseau existant

1.2.7.2 – Pour un réseau à créer

1.2.8 – Analogique ou numérique, telle est la question ?

1.2.1 – Etat des lieux

Depuis la « nuit des temps du modélisme ferroviaire », la seule façon de faire avancer un train électrique miniature sur une voie passe par un transformateur délivrant soit du courant alternatif (CA), soit (après redressement) du courant continu (CC), associé à un rhéostat ou à un potentiomètre. La rotation du bouton du régulateur, en modifiant la tension, donne la consigne de vitesse ou d’arrêt à toutes les locomotives alimentées par ce transformateur. Il est donc impossible de conduire chaque locomotive individuellement. Quand on augmente la tension, chaque locomotive démarre puis accélère à son rythme, et ralentit jusqu’à l’arrêt lorsque l’on tourne le bouton en sens inverse. transfoseulLe sens de roulement est donné par la polarité sur la voie[1] par un inverseur qui permute le plus et le moins dans les rails, ou la rotation à l’opposé du bouton lorsqu’il y a un point milieu. L’alimentation Jouef des années 80 sur la figure 2.1, en est le parfait exemple.

 Figure 2.1 – Alimentation à courant continu de Jouef des années 80.

 Ce type d’équipement, qui est toujours en service sur la majorité de nos réseaux, manque de souplesse, encrasse les roues et les rails, nécessite plusieurs alimentations lorsque nous voulons faire circuler plusieurs convois etc. Quant au câblage n’en parlons pas ! Il devient pléthorique et inextri« câble » dès que le réseau prend de l’ampleur.

Bien sûr de nombreux systèmes électroniques et l’informatique, peuvent en améliorer le fonctionnement, mais il n’en reste pas moins que c’est la voie qui est commandée, et non pas la locomotive.

1.2.2 – Définition de la conduite individuelle des trains

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Dans son éditorial du numéro d’août 1971 de MODEL RAILROADER Linn H. Westcott décrit déjà très bien le système. Il le définit ainsi : « Ces systèmes qui utilisent un courant porteur ou des ondes radio pour commander individuellement la direction et la vitesse des trains, chacun ayant son propre régulateur ou émetteur. La tension sur la voie demeure constante. »

Figure 2.2 – Linn H. Westcott (Source RMF).

 NOTE : les nord-américains appellent « Command control », ou système de commande, cette façon de mener les trains en leur envoyant des messages à travers les rails, ou par radio.

1.2.3 – Définition de la conduite numérique des trains

La définition de Linn H. Westcott reste valable. Ce qui a changé depuis cette époque c’est la forme du signal envoyé dans les rails, qui en devenant numérique (digital en anglais) a considérablement amélioré les conditions d’exploitation d’un réseau miniature. Nous sommes passés du « Command control » au « Digital Command Control » plus communément appelé « DCC ». Cet acronyme peut se traduire par « Conduite par commande numérique », ou autrement dit « Système de commande numérique » ou « Commande numérique des trains ».

Définition de la commande numérique des trains : la définition est donnée dans le Standard S-1.2 § 1.2 de la NMRA (National Model Railroad Association).  Terminologie : « Méthode de conduite de plusieurs trains et accessoires utilisant des paquets de communication numériques pour envoyer des commandes. ». En français : commande individuelle d’un train, ou d’un accessoire, par l’envoi d’un signal numérique porteur de la puissance et des informations destinées à un décodeur associé, qui exécute les commandes reçues.

1.2.4 – Les avantages du système numérique DCC

La « numérisation » de la conduite du réseau libère des contraintes citées au premier paragraphe, et offre un confort de conduite incomparable. Elle apporte :

  • la permanence de la totalité de la tension sur la voie
  • un nombre accru de convois circulant simultanément
  • la souplesse dans les manœuvres des convois
  • des ralentis époustouflants de réalisme
  • l’harmonisation personnalisée de la vitesse des trains en exploitation
  • des réglages de fonctionnement très fins par la modification des variables de configuration (CV)[2]
  • l‘absence d’encrassement des rails et des roues[3]
  • l’amélioration des performances des moteurs alimentés par un courant haché
  • l’optimisation pour les moteurs à rotor sans fer
  • le freinage, l’arrêt et le redémarrage en douceur allant de pair avec la signalisation
  • le pilotage simultané de plusieurs trains n’importe où sur le réseau, avec une seule station de commande
  • la conduite individuelle de chaque convoi, par un ou plusieurs joueurs avec une ou plusieurs commandes manuelles
  • la libre circulation du modéliste dont la commande manuelle permet de commander les convois de n’importe quel endroit du réseau
  • des commandes manuelles avec, ou sans fil (infrarouge ou radio)
  • l’individualisation de la conduite, car chaque convoi est piloté à l’aide d’une commande à main, encore appelée régulateur
  • chaque commande à main peut commander un ou plusieurs trains
  • l’autonomie pour chaque train, qui va à sa vitesse et dans le sens indiqué par la commande à main
  • l’allumage et l’inversion des feux des locomotives en fonction du sens de marche
  • la stabilité des éclairages
  • le réglage de l’intensité des feux des locomotives
  • l’éclairage et l’extinction des voitures voyageur
  • le stationnement, ou l’arrêt devant un feu au rouge, avec les fonctions toujours en service et accessibles (éclairages, sons etc.)
  • le stationnement des locomotives inutilisées sur n’importe quelle voie, et leur redémarrage
  • la mise en œuvre, ou l’arrêt, de fonctions réalistes : éclairages divers, fumigène, sonorisation, ventilateurs, attelages dételeurs etc.
  • l’excellence du rendu des nombreux sons disponibles
  • l’association de plusieurs engins de traction pour un roulement en unités multiples (UM)
  • le fonctionnement des machines numérisées sur un réseau traditionnel
  • la simplicité de câblage : un « bus de voie » de deux fils alimente les voies et les accessoires de voie, cela sans coupure de rail[4] avec le matériel de base
  • la remontée des informations vers la centrale numérique par la rétrosignalisation
  • la manipulation des aiguilles et des dételeurs fixes
  • le cantonnement et la signalisation par la gestion des feux de signalisation, des zones d’arrêt etc. via le « bus de voie » et / ou le « bus de rétrosignalisation » avec un câblage réduit
  • la gestion des sections de retournement
  • la facilité de création des itinéraires
  • le fonctionnement en navette
  • la commande manuelle des accessoires de voie à partir d’un TCO (tableau de commande optique)[5]
  • l’animation d’un passage à niveau, d’une grue, d’un portique, d’un pont tournant etc.
  • l’alimentation des grands réseaux par plusieurs amplificateurs (boosters) complémentaires avec une seule centrale de commande
  • Etc.

2.3_SCHEMA_CABLAGE_DECODEUR_2_FEUX

  • Figure 2.3 – Câblage d’une machine et de ses feux avec un décodeur DCC.
  • En contrepartie, il faut placer un décodeur :
    • – dans chaque engin moteur
    • – éventuellement dans quelques voitures ou wagons pour l’éclairage par exemple
    • – à proximité des accessoires de voie, ou de décor, à commander.
  • Si votre parc de locomotives est important et que vous vouliez toutes les numériser, ce poste peut devenir onéreux. Mais généralement, nous jouons avec un petit groupe de motrices, les autres restent sagement au chaud dans leurs boîtes. Il ne sera pas nécessaire de toutes les équiper.Depuis quelques années les fabricants conçoivent (sauf exception) leurs engins de traction pour recevoir un décodeur. Elles sont nommées : DCC ready : prêtes pour le DCC. Certaines reçoivent un décodeur, généralement sonore, en usine. Par ailleurs, équiper le matériel plus ancien est un peu plus difficile, mais loin d’être insurmontable. Quasiment tout ce qu’il faut savoir en la matière est décrit dans le chapitre 4. Toutes les échelles de modèles réduits sont numérisables, avec bien sûr plus ou moins de facilité. Il est évident que pour numériser une locomotive en « Z » à l’échelle 1/220, il faut trouver le bon chausse-pied, compte tenu de la petitesse des modèles et de l’exiguïté du volume disponible à l’intérieur ! Mais cela est possible.
  • Comme pour un réseau traditionnel, des programmes très efficaces tournant sur ordinateur sont disponibles sur le marché. Ils peuvent être un appoint à la gestion du réseau :
    • – soit dans son intégralité, mais est-ce bien ludique de regarder tourner des trains sans intervenir sur leur marche ?
    • – soit en permettant aux modélistes de jouer sur une partie du réseau, pendant que des trains font une animation sans intervention sur le reste. Il faut noter que certaines centrales d’entrée de gamme ne peuvent pas recevoir l’aide de l’ordinateur, par contre, toutes celles qui sont compatibles avec un ordinateur peuvent très bien s’en passer, car chaque centrale numérique est autonome.
    • Avec le numérique, nous pouvons enfin conduire chaque locomotive individuellement comme si nous étions en cabine, à la place du conducteur. Quel changement par rapport au courant continu, qui commande seulement la tension sur les rails et le sens de marche.

1.2.5 – Pour le réseau, il y a des solutions pour les problèmes traditionnels

1.2.5.1 – Le cantonnement

Le cantonnement existe aussi en numérique pour la sécurité de fonctionnement. La conduite a beau être fine et personnalisée, sans cantonnement vous risquez une collision dans un moment d’inattention, Par expérience, je puis vous assurer qu’une locomotive qui fait une chute d‘un mètre plane très mal, et qu’elle est bonne pour l’atelier de réparation du réseau ! Pour éviter les catastrophes ferroviaires miniatures, le cantonnement est aussi absolument nécessaire dès que le réseau s’agrandit, cependant le câblage est plus léger qu’en alimentation traditionnelle (Voir la section 5.16 du chapitre 5).

2.4_IMPLANTATION_MODULES_DETECTION

Figure 2.4 – Le cantonnement en DCC.

Il est aussi tout à fait possible d’utiliser le cantonnement existant sur un réseau précédemment en courant continu. J’ai fait de nombreux essais sur le réseau modulaire de mon club avec plusieurs types de commandes numériques, mais il faut reconnaître que le cantonnement y est basique : interrupteurs à lame souple (ILS), et relais. Cependant certains cantonnements, gérés par des cartes électroniques du commerce, ne sont pas compatibles avec le numérique. Si votre cantonnement est électronique, il y aura lieu de demander au fournisseur de vos cartes si elles fonctionneront lors du passage au numérique de votre réseau.

Certaines centrales numériques peuvent gérer le cantonnement. Dans ce cas, il faudra l’équipement idoine sur la voie :

  • des sections de rail isolées
  • des détecteurs de présence
  • un générateur de freinage
  • des modules de rétrosignalisation, pour remonter l’information à la centrale. Il y a également la solution informatique, par l’intermédiaire des logiciels de gestion de réseau.

1.2.5.2 – La boucle de retournement

Le réseau numérisé n’échappe pas aux problèmes de la boucle ou du triangle de retournement, et à l’inversion de polarité sur un pont tournant. Pour les résoudre, il existe des cartes électroniques spécifiques. (Voir la section 5.15 du chapitre 5)

1.2.6 – Les quatre grands types de conception de réseaux

1.2.6.1 – Le réseau libre

Sur ce type de réseau, aucun artifice de cantonnement ne sécurise la marche des convois. C’est le premier réseau ovale de l’enfance, ou le grand réseau « Walkaround control » à l’américaine. En effet, les nord-américains affectionnent de mener leur train en fonction de la disponibilité de la voie. Ils se déplacent autour du réseau en branchant leur commande à main sur les prises du « Cab-control »[6]. Chaque prise correspond à une section de voie isolée, qui reçoit le courant d’une source affectée à un convoi via une commande à main (Cab). Le numérique est particulièrement adapté à cette façon très ludique de jouer au train, mais pas sans risques.

1.2.6.2 – Le réseau sécurisé

Ici, le cantonnement assure la sécurité des convois en évitant, comme dans la réalité, que le convoi amont rattrape le convoi aval. C’est une conception européenne, qui de par son automaticité est moins ludique. Les convois tournent en rond sans intervention des équipiers.

1.2.6.3 – Le réseau mixte

Le numérique permet d’envisager un réseau mixte, alliant :

  • la sécurité du cantonnement sur une partie qui tourne tranquillement sans que l’on ait à s’en soucier
  • le jeu manuel sur une autre partie (tri, gare cachée etc.), avec la conduite à vue. Ce compromis est certainement la meilleure formule.

1.2.6.4 – Le réseau hybride : courant continu et / ou DCC

Pour ceux qui gardent la nostalgie du courant continu, ou pour une période transitoire entre le réseau en traditionnel et le passage au numérique DCC (Digital Command Control), il y a une quatrième voie : le réseau hybride. Sur ce type de réseau cohabitent, le courant continu et le numérique. Ce sujet est traité dans la section 5.18 du chapitre 5.

1.2.7 – Le numérique pour quoi faire ?

Selon le goût et les fonds disponibles, le modéliste peut envisager plusieurs types d’utilisations du numérique, suivant qu’il modifie un réseau existant, ou qu’il crée un réseau spécifique.

1.2.7.1 – Pour un réseau existant

Nous avons cinq options au choix :

  • numériser uniquement le matériel roulant, sans toucher au cantonnement, et se contenter de passer de l’alimentation des trains en courant continu à l’alimentation par la centrale numérique. La modification du câblage est minime. Le travail le plus notable est la pose des décodeurs dans les motrices (voir la section 5.20 du chapitre 5 et le chapitre 4)
  • garder la possibilité d’utiliser le courant continu sur tout ou partie de réseau (voir la section 5.18 du chapitre 5)
  • rester en courant continu pour l’alimentation des convois, et numériser la gestion du réseau (aiguilles, feux, zones d’arrêt etc.). Il faut ajouter des décodeurs statiques, et le câblage est à remanier, mais il est beaucoup plus simple. Il n’y a pas de décodeur dans les locomotives
  • tout passer en numérique, le matériel roulant et le réseau (voir la section 5.20 du chapitre 5)
  • et enfin, l’adjonction éventuelle d’un ordinateur (voir la section 3.31 du chapitre 3).

1.2.7.2 – Pour un réseau à créer

Lorsque vous envisagez de créer un réseau, la meilleure solution est de le concevoir pour la numérisation. C’est principalement au niveau du câblage que la différence est notable par rapport au traditionnel (voir le chapitre 5). Vous pouvez commencer avec les éléments de base du fabricant que vous avez choisi, en oubliant les autres modules de la gamme, sachant qu’ils restent disponibles, et que vous pourrez les mettre en œuvre ultérieurement.

Vous n’iriez pas dans un restaurant quatre étoiles pour commander un hamburger, alors ne construisez pas un réseau sans utiliser le numérique.

1.2.8 – Analogique ou numérique, telle est la question[7] ?

Des générations d’enfants, devenus adultes (enfin pas tous…), ont joué sur tous les types de réseaux imaginables en analogique (courant continu)[8], de l’ovale le plus simple au circuit le plus sophistiqué avec force cartes électroniques (cantonnement, ralenti et accélération, éclairage haute fréquence, etc.). Tout cela le système numérique sait aussi le faire beaucoup plus simplement, avec d’autres raffinements.

Mais il faut savoir évoluer. De nos jours, la question numérique ou analogique ne devrait plus avoir de raison d’être. La numérisation bouleverse le monde du modélisme ferroviaire depuis la fin des années 70. Il est temps de prendre le train de la modernité. Ce nouveau mode de pilotage de nos chers petits trains est devenu incontournable pour augmenter notre plaisir, bien au-delà de celui procuré par l’analogique.

J’ai eu un premier réseau traditionnel. Lors d’une visite chez l’ancien distributeur de ROCO, j’ai assisté à une démonstration sur un réseau consacré au numérique. Il fonctionnait avec la première génération de la « souris ROCO » qui n’était pas un foudre de guerre, et pourtant j’ai été immédiatement conquis : mon prochain réseau serait numérique. Le premier achat fut une centrale Intellibox, qui eut l’excellente idée de tomber en panne sous garantie, ce qui m’a incité à la remplacer rapidement par une ZIMO MX1EC.

Des réseaux numériques sont désormais de plus en plus présents dans les salons de modélisme. Pour vous familiariser avec cette technique, n’hésitez pas à approcher ces pionniers qui ont franchi le pas.

Il faut reconnaître que les commandes numériques, et leurs accessoires, ont une architecture à première vue assez compliquée. Mais ce n’est pas du matériel difficile à mettre œuvre. Les commandes numérique, même les plus simples, offrent des avantages d’exploitation de réseaux qui sont difficiles, voire impossibles, à atteindre avec les blocs d’alimentation en courant continu.

Pour pallier la complexité cachée du numérique DCC, les constructeurs ont fait un gros travail ergonomique pour que leur matériel soit facile à installer et aisément utilisable, même par les personnes qui sont allergiques à la technique.

 Pour tirer le meilleur plaisir de votre réseau, adoptez le numérique.

 Cependant, l’alimentation des réseaux en courant continu n’est pas finie, elle a encore son mot à dire. Pour mémoire, la Figure 2.5 montre quelques glorieux ancêtres de blocs d’alimentation. Mais la technique avance, nous allons passer progressivement au numérique.

Après ces considérations d’ordre général, nous entrons dans le vif du sujet par le survol de l’histoire des télécommandes, et des commandes numériques pour le train, de 1940 à nos jours.

LANUEJOULS 2009

Figure 2.5 – Trois transformateurs pour le courant continu « JEP » (Photo prise au Musée du modélisme ferroviaire de Lanuéjouls, Aveyron).

[1] En courant continu, le  « pôle plus » est sur le rail droit pour la marche avant. Sur les schémas il est généralement repéré en rouge. Cette couleur est conservée pour le rail droit en DCC. Voir la section 5.1 du chapitre 5.

[2] CV : « Configuration Variable» en anglais.

[3] « Ils restent propres, car il n’y a pas d’action de polarisation galvanique comme c’est le cas avec les systèmes à courant continu (DCC Working Group de la NMRA, FAQ Version 1.9) ».

[4] Tant qu’il n’y a pas de cantons, de feux, de sections de retournement etc.

[5] Ce n’est pas possible sur toutes les centrales numériques.

[6] « Le principe du cab-control est simple : il s’agit d’amener le courant de traction successivement sur tous les tronçons de voie parcourus par le train. Pierre Chenevez, L’électricité au service du modélisme ». Il peut être manuel ou automatique.

[7] Que Shakespeare n’a pas pu se poser, puisque le train n’était pas encore inventé !

[8] Synonymes pour courant continu : CC, analogique, traditionnel, conventionnel, et en anglais direct curent, DC.

 

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Mis à jour le 03/09/2018.