CANTonnement du reseau lpt
1. Avertissement
Initialement
le réseau LPT devait être un « réseau
modulaire » constitué de « modules linéaires » de
même longueur définis par le document – Module linéaire_1 donnant les
caractéristiques d’interface (longueur 80 cm, largeur 400 ou 600 mm, …). La créativité et
la surface réduite de ces modules ont conduit un certain nombre d’adhérent à
faire des « modules adhérents » composés de 2 à 4 modules
linéaires insécables
Le
cantonnement consiste à découper le réseau en éléments de longueur variable
dits « cantons ». La longueur d’un certain nombre de modules mis bout
à bout doit toujours être supérieure à la longueur du plus grand train devant y
circuler.
Le nombre de cantons doit être
supérieur d’au moins une unité du nombre de trains circulant simultanément.
Ces modules
fort réussis imposent une nouvelle contrainte : les modules ne peuvent plus
être placés n’ importe où à la suite d’un autre si l’on veut mettre en œuvre le
cantonnement. Lors de la constitution du réseau, en particulier pour le
« réseau en anneau » le nombre de modules linéaires des parties
droites doit être le même.
Tous les emplacements ne sont
pas permis les modules n’étant pas interchangeables!
Des configurations de réseau
ont donc été définies. Les modules sont identifiés et classés en catégories afin
d’entrer dans une des configurations réseau.
Le
cantonnement, nécessaire pour une circulation des trains exempte d’aléas doit
s’adapter à cette situation et de ce fait le cantonnement ne sera pas modulaire
et chaque cas (module adhérent de 2 à 6 modules linéaires) sera traité
séparément avec toutes les contraintes qui en découleront pour la constitution
d’un réseau et par là de la définition des cantons une fois le réseau
constitué.
Les
spécifications de base pour la constitution d’un canton sont, pour
chacune des voies principales V1 et V2 :
- la longueur totale doit être un multiple de la longueur du module linéaire (80 cm), sauf pour un module adhérent placé contre une courbe.
- le feu d’arrêt obligatoire doit être positionné au minimum à 40 cm de l’entrée du canton zone d’arrêt du « Cantonémul » où se trouve la coupure des rails (éclisses isolantes)
- le nombre de modules linéaires entre ce feu et la sortie du canton doit être égal ou supérieur au nombre minimum requis pour les plus grandes rames. Ce nombre minimum est valable pour tous les cantons.
D’une part un examen superficiel du réseau constitué le
9/02/2013 montre que:
- certain module adhérent possèdent des aiguillages en entrée de module. Comment définir la distance d’arrêt (zone nécessaire) entre la coupure physique des rails et la position du feu (distance de l’ordre de 40 cm d’après les informations des « Cantonemul »). Un module linéaire a une longueur standard de 80 cm.
- si la longueur minimale d’un canton est de 4 modules linéaires (train de longueur max inférieure à 2,8 m (4 x 0,8 + 0,4) la gare d’échange fera au minimum 6 cantons !
D’autre
part si certain adhérent utilise la voie 2 en plus de la voie 1, le problème de
la coïncidence physique des cantons se pose.
On
utilisera par principe une gestion du type 3 feux (Rouge, Orange et Vert)
déterminant les cantons d’« Arrêt au
feu Rouge », de
« Ralentissement au feu Orange » et de « circulation
au feu Vert ».
Les
modules individuels peuvent constituer des circuits en anneau ou en L,
ou en T ou en U. Les modules courbes (demi-tour, quart de
tour ou de déport des voies) nécessaires au bouclage du réseau sont fournis par
le club.
Les « modules adhérents
doivent être normalisés, au niveau de l’interface électrique, pour être interchangeables au niveau du
cantonnement et la concentration des liaisons filaires et la gestion du
cantonnement (par voie) doit être gérée par le club. Il n’y aura pas d’ électronique
au niveau des modules linéaires.
La
description de la gestion d’un réseau en cantonnement 3 feux, bien que non
indispensable à la constitution d’un réseau cantonné est donnée pour
information au paragraphe 4.
2. Réseau non cantonné
C’est
l’état actuel (début 2013) avant la mise en place du cantonnement.
Détails:
- Le nombre de modules linéaires par adhérent est limité à 6 avec dérogation (longueur 4,8 m).Voir spécifications du module LPT.
- Le sens de circulation sur la voie 1 (circulation à gauche) s’effectue du bord droit du module vers la gauche de celui-ci, le module étant vu du côté du public.
- Les voies étant indépendantes on peut donc faire circuler en même temps une rame analogique dans un sens sur une voie et une rame numérique dans l’autre sens sur l’autre voie. On peut aussi éventuellement faire circuler les 2 rames dans le même sens.
La détermination des sens de
circulation impose qu’avec une alimentation continue, les rails 2 et 3 soient
alimentés sous polarité positive.
·
Sur
chaque voie, un train peut ainsi y circuler indéfiniment sans entrave. La circulation
de plusieurs trains pose problème car les plus rapides rattrapent les plus
lents et créés des collisions. Il est donc impératif d’établir un cantonnement.
Nota:
Nota:
Pour
établir la continuité électrique des voies, on doit utiliser des éclisses
métalliques tant aux extrémités des rails qu’au niveau des coupons de jonction.
La continuité électrique est confirmée au
niveau des rails des 2 voies par un circuit de continuité équipé d’une fiche et
d’une embase du type PTT qui relie le module au module amont.
3. Cantonnement
3.1 Généralités
Sauf dérogation, le nombre de
modules linéaires est limité à 6 par membre du club.
Le nombre de cantons est impérativement limité à 6.
Le nombre de cantons est impérativement limité à 6.
La longueur des cantons sera
supérieure à 4, 5 ou 6 modules linéaires pour s’adapter
au nombre de
modules présent lors de la constitution du réseau.
Au-delà d’un seul module linéaire, les rails du module adhérent doivent être continus et les éclisses d’entrée et de sortie du module doivent être du « modèle isolant » (4 éclisses par voie). La continuité électrique des rails entre les différents modules linéaires doit être confirmée par un câblage particulier.
Au-delà d’un seul module linéaire, les rails du module adhérent doivent être continus et les éclisses d’entrée et de sortie du module doivent être du « modèle isolant » (4 éclisses par voie). La continuité électrique des rails entre les différents modules linéaires doit être confirmée par un câblage particulier.
On
notera que l’usage d’un bus de raccordement permet de disposer, par voie, des
mêmes informations sur tous les connecteurs d’un câble plat d’un même canton
(connecteur 9 points). A savoir : les 4 fils du feu tricolore d’entrée de
canton et des 4 fils d’alimentation des rails (2 fils par rail) pour réduire
les chutes ohmiques en ligne
Le connecteur de sortie du Bus Canton sera un connecteur 25
points pour réduire les chutes de tension des alimentations des rails. A
savoir : les 4 fils du feu tricolore d’entrée de canton et les 20 fils
d’alimentation des rails (10 fils par rail).
3.2 Configuration 1 module
Le schéma ci-dessous donne les
références mécaniques des modules linéaires pour le cantonnement.
Nota :
Les feux sont facultatifs, seuls les
interfaces électromécaniques sont mis en place.
Lorsque le réseau est constitué, on
identifie par voie, les cantons (lettre à partir de A) et les modules de chaque
canton (chiffre à partir de 1). Ces repères seront aussi ceux des câbles
d’interconnexions.
·
Chaque
module sera équipé de 2 supports « CI BUS » (fourni par le club)
placés près du centre sur le flanc arrière de la face avant (côté public).
·
Un
dispositif mécanique fourni par le club doit être placé à coté de chacune des
voies à environ 40 cm
de l’entrée de chaque module linéaire.
·
Si
le module est le module d’entrée d’un canton, le dispositif recevra un feu
tricolore et mis en place lors de la constitution du
cantonnement après mise en place de tous les modules d’une session. Il n’y a
qu’un seul feu par canton.
·
Si
les cantons des voies utilisent les mêmes modules linéaires, les feux seront
situés aux extrémités du canton pour chaque voie.
·
D’autre
part chaque dispositif recevra, par voie, un câble plat d’interconnexion
(fourni par le club). Les câbles des modules d’un même canton seront réunis sur
un CI BUS version 1 (7 connecteurs 9 points fourni par le club). Ce CI sera
placé (de façon amovible sur un support) en entrée ou en sortie de canton.
Voir le schéma ci-dessous par voie.
Pour minimiser les chutes en ligne internes au canton, on
place le CI BUS au milieu ou au plus près du milieu du canton.
La fiche 25
points (4 ° 2 x 10 fils), en rouge sur le schéma, du module central constituant
le canton sera la fiche d’interface.
Pour un courant de canton < 1A, la
chute en ligne pour un câble plat de 25 fils est < 0,9 V, entre tous les
points du module et le concentrateur.
Nota:
Dans l‘absolu, rien n’oblige que le
début de la 2e voie soit sur le module de fin du canton.
3.3 Configuration 2 modules
Cet ensemble est
soit constitué de deux modules similaires au module unique, soit d’un module
unique et d’un module au câblage simplifié. Le 1e avec un câble 4 + 2 fils et le 2e
avec un câble à 2 fils (les fils des rails, ces derniers pourraient être
raccordés sur l’embase PTT).
La mise en place d’un CI BUS au milieu du 2e
module permet le raccordement à un autre ensemble par une liaison en câble plat
avec fiches 9 points X1.
La fiche 25
points X2 (4 + 2 x 10 fils) du 2e module ou du dernier module adhérent constituant le
canton sera la fiche d’interface.
Nota:
Le câblage
interne du 2e module ne peut comporter sur l’embase 9 points que les
2 fils d’alimentation des rails – rail 1 ou 4 (broches 1 et 2 réunies) et rail
2 ou 4 (broches 4 et 5 réunies).
Voir le schéma ci-dessous par voie.
3.4 Configuration 3 modules
Ce module se traite comme module
individuel à 2 modules.
3.5 Configuration 4, 5 et 6 modules
Ce type de
module forme à lui tout seul un canton. On place le CI BUS au milieu ou au plus
proche du milieu du module adhérent.
Le câblage
interne des modules autre que le premier ne comporte sur l’embase 9 points que
les 2 fils d’alimentation des rails – rail 1 ou 4 (broches 1 et 2 réunies) et
rail 2 ou 4 (broches 4 et 5 réunies).
La fiche 25
points @2 (4 + 2 x 10 fils) du milieu ou proche du milieu du module adhérent constituant le canton sera la fiche
d’interface.
3.6 Modules club quart, demi cercle et déport
Ces modules
placés entre deux modules adhérents ne portent pas de coupure interne et ne
comporte sur l’embase 9 points que les 2 fils d’alimentation des rails – rail 1
ou 4 (broches 1 et 2 réunies) et rail 2 ou 4 (broches 4 et 5 réunies).
Si l’on fige la
position des types de modules adhérents on peut sur la voie concernée
établir une coupure pour créer la zone d’arrêt avant le feu placé à l’entrée du
module aval. Le câblage interne sera celui du paragraphe précédent et le CI BUS
du canton sera placé dans cette partie du module Club.
Un demi-tour de rayon moyen de 600 mm a une longueur
d’environ 1,9 m,
soit 2 modules linéaires.Un quart de tour a une longueur
d’environ 0,9 m,
soit un module linéaire. Si l’on place une coupure sur une voie pour définir une distance d’arrêt avant le module suivant, ce module aura 2 embases 9 points pour le cantonnement.
Le module déport ne comporte qu’une seule embase 9 points à 2 fils.
4. Interconnexion
4.1 Chute en ligne
Compte-tenu
des dimensions du réseau LPT et de l’usage éventuel de câble en nappe, de jauge
28, il est nécessaire de mettre plusieurs conducteurs en parallèle pour les
fils destinés à l’alimentation des locomotives.
La jauge 28
se caractérise pour des fils en cuivre par :
·
un
diamètre de 0,3211 mm
soit une section de 0,08098 mm2
·
une
résistance linéique de 217,6 Ω/km.
Une telle résistance donne une chute en ligne pour une
longueur simple de fil de 0,2176 V/A/m.
Pour un circuit (aller et retour) on a :
·
0,4352
V/A/m pour un fil
·
0,2176
V./A/m pour 2 fois 2 fils en parallèle fiche 9 broches
·
0,0435
V./A/m pour 2 fois 10 fils en parallèle fiche 25 broches
Ce qui correspond à une chute de tension < 1,5 V pour 10 m et 3 A, chute des différents
modules internes au canton inclus
Nota: Comme il n’y a qu’une seule
locomotive par canton (voire 2 en mode traction multiple) le courant par canton
est inférieur à 1 A
ce qui conduit à une chute en ligne inférieure à 0,9 V.
4.2 CI BUS Canton
Le schéma i-dessous donne les
interconnexions de l’embase 25 points avec le BUS CANTON. Ce bus relie entre elles les embases CANNON 9P regroupant les différents modules.
Il y a 6
embases 9 points et
une embase 25 points
On remarquera les 7 embases 9 points de jonction des modules
et l’embase 25 points de cantonnement.
Photographie de l’équipement de connexion
complète d’un module.
5. cantonnement 3 feux
Le
dispositif de gestion d’un cantonnement « 3 feux » se compose de 3
modules fonctionnellement indépendants isolés galvaniquement, implantés
éventuellement sur un seul circuit imprimé.
Les 3 fonctions sont : détection de
la présence d’une rame dans le canton, exploitation de cette présence pour
commander les feux et gérer l’alimentation électrique des autres cantons et de
disposer d’organes de puissance pour la gestion ci-dessus.
La
description ci-dessous est compatible avec les modules
« CANTONNEMUL » de C. PRUNET dont on utilisera les repères
d’identification, avec les modules d’A. BOISSEAU et ceux d’A. JOUSSET. Les 2
premiers utilisent des organes de coupure à relais et le dernier des
semi-conducteurs (ce système fonctionne en courant continu et ne dispose pas
d’isolement galvanique)..
Tous
utilisent le principe de détection de présence de la rame par mesure du courant
consommé. Le début de la rame est le moteur de la locomotive et la fin de celle-ci correspond à
la présence d’un dernier wagon, consommateur de courant (bandages conducteurs
et éclairage de fin de convoi).
La partie détection est insérée entre
l’alimentation du canton issu du module exploitation et le rail « coupé »
délimitant le canton. L’autre rail est réuni au commun de l’alimentation
réseau. La liaison entre la partie détection et la partie commande peut être
interne ou externe au module.
Partie « détection »
DZ – borne 1 –alimentation du rail
coupé à partir des alimentations traction (voir plus loin) et du dispositif de
détection de consommation du canton.
Ce circuit fonctionne indifféremment en courant alternatif
ou en courant continu.
Dans le CANTONNEMUL, la liaison exploitation – détection est
interne au module.
Partie « commande »
Ce
circuit est isolé galvaniquement de la partie détection par photo coupleur (s).
RRAM – borne 2 - sortie de commande pour l’alimentation de la
bobine du relais du circuit d’exploitation « relais ralenti
amont »
RAAM – borne 3 –sortie de commande pour l’alimentation de la bobine
du relais du circuit d’exploitation « relais arrêt
amont »
Partie « exploitation »
Cet
ensemble composé de 2 relais à 2 contacts RT permet la gestion de l’alimentation
du canton via la partie détection et la commande des feux.
L’absence
des signaux RRAV et RAAV alimente le canton par le bus traction (feu vert)
RRAV – borne 8 – entrée de commande du relais
« ralenti aval » du canton
RAAV – borne 9 – entrée de commande du relais
« arrêt aval » du canton
FV – borne 6 – feu « vert »
fourniture d’un courant positif de 20 mA par rapport au 0 V
FJ – borne 7 – feu « jaune »
BT – borne 4 – entrée du bus traction
(tension nominale de traction analogique ou numérique)
BR – borne 5 – entrée du bus ralenti
BA – borne 11 – alimentation interne par
une résistance de 1 kΩ à partir du bus
traction. Permet une tension résiduelle pour le décodeur lors de l’arrêt
6. Mis en Œuvre
Cette partie donne toutes les informations
nécessaires à la mise en place des connectiques liées au cantonnement.
Le câblage des
modules individuels d’origine et les coupons de raccordement ne permettent pas
le cantonnement. Chaque moule possède un câble de jonction vers le module amont
et le module aval. Ce câble est équipé d’une fiche et d’une embase de type PTT
ce qui permet le bouclage du réseau (en « anneau », en « L », en « T »
ou en « U ». Il n’est pas possible d’isoler les modules, fonction
nécessaire au cantonnement. D’autre part les coupons ne peuvent, sauf à
utiliser des éclisses isolantes (difficile d’emploi), assurer l’isolement des
modules.
REMARQUES TRÈS IMPORTANTES
Dans un réseau modulaire comme le notre,
chaque module standard (longueur 800 ou 1200 par dérogation – demi-tour
excepté) doit pouvoir se mettre n’importe où. D’où la nécessité d’avoir des
interfaces communs : espacement des voies,
coupure de voies en entrée et sortie de module, embase feu pour la mise
en place d’un feu tricolore en sortie de canton pour chaque voie.
La
nécessité de constitution de modules cohérents tant au niveau architecture que
des décors fait qu’actuellement on trouve des groupes de modules de 1, 2, 3 ou
4 modules fonctionnellement insécables. Dans un premier temps on laissera en
suspend le problème de feux – les câbles seront mis en réserve en attente de
définition des emplacements des feux.
En haut, les embases des voies d‘un module individuel.
Impérativement un par module physiquement insécable.
Pour chaque voie on trouve 2 fils d’alimentation des rails et un câble plat pour la mise en place éventuelle d’un feu.
En bas, la connectique du BUS CANTON.
Les schémas électriques correspondant sont donnés ci-après.
Le coupon de jonction des rails des modules sera
établi à partir d’un circuit imprimé disponible auprès de la fédération
possèdera des éclisses métalliques et une coupure des rails (les rails seront
soudés sur le CI).
Les connectiques, les
coupons, le concentrateur de cantonnement et les câbles d’interconnexion seront
fournis par le club et mis en place une fois le réseau constitué (modules
individuels exceptés).
D’autre part le dernier wagon de chacune des
rames possèdera obligatoirement un feu ou une résistance pour être
détecté par le cantonnement.
6.1 MODULE INDIVIDUEL
Un ensemble par voie.
Ci-dessous les planches qui résument la mise en œuvre et le test pour un module :
Ci-dessous les planches qui résument la mise en œuvre et le test pour un module :
6.2 BUS CANTON
Le schéma ci-dessous
donne les interconnexions de l’embase 25 points avec le BUS CANTON.
Ce bus relie
entre elles les embases CANNON 9P regroupant les différents modules.
Il y a 6
embases 9 points et
une embase 25
points.
Les broches 1
et 14 sont réservées à l’alimentation des accessoires en 16 V alternatif.
Les broches 5 à 13 et 17 à 25 sont réservées à
l’alimentation du canton (2 x 9 fils en parallèle)
6.3 CHUTE DE TENSION EN LIGNE.
Compte-tenu des
dimensions du réseau LPT et de l’usage éventuel de câble en nappe, de jauge 28,
il est nécessaire de mettre plusieurs conducteurs en parallèle pour les fils
destinés à l’alimentation des locomotives.
La jauge 28 se caractérise pour des
fils en cuivre par :
·
un diamètre de 0,3211 mm soit une
section de 0,08098 mm2
·
une résistance linéique de 217,6 Ω/km.
Une telle
résistance donne une chute en ligne pour une longueur simple de fil de 0,2176
V/A/m.
Pour un circuit
(aller et retour) on a :
·
0,4352 V/A/m pour un fil
·
0,2176 V/A/m pour 2 fois 2 fils en
parallèle
·
0,0484 V/A/m pour 2 fois 9 fils en
parallèle fiche 25 broches
Ce qui correspond à
une chute de tension < 1,5 V pour 10 m et 3 A, chute des différents modules
internes au canton inclus.
Nota: Comme il n’y a qu’une seule locomotive par canton (voire 2 en mode
traction multiple) le courant par canton est inférieur à 1 A ce qui conduit à
une chute en ligne inférieure à 0,5 V.
6.4 Mise en place des connectiques
6.4.1 Module individuel
L’embase des voies doit être placée au milieu de la face interne du module, montant vertical coté « public »
le bas à 20 ou 30 mm
du bas du montant.Percer 6 avants trous φ 2,5 mm, agrandir les 4 trouscentraux à 6 mm
sur 6 mm
environ.
Mettre le module en place par les 2 vis extrêmes CB 4 x 12.
6.4.2 Bus Canton
Compte-tenu que le
réseau dépend du nombre d’adhérents présent, il est nécessaire de placer de
part et d‘autre des connecteurs du module individuel, 2 fois 2 gonds à visser
(pitons d’équerre) de Φ 2,5
mm et de longueur 25 mm à 105 mm l’un de l’autre et au moins à 80 mm du bas du module.
L’espacement d’un BUS CANTON avec le support des connecteurs doit être
supérieur à 50 mm,
la largeur du BUS CANON étant de 165
mm. 6.4.3 Le réseau en anneau
Ce réseau comprend 4 cantons par voie, 2 fois 4 feux et 16 connectiques
module individuel.
Le jeu de
câbles en nappe LPT comprend :
Connecteurs
SUB-D 9 points : 4 X 0,3 m, 8 x 1m, 8 x 2m et 4 x 3 m par voie,
6.5 Photos de la réalisation
Voici des photos de la réalisation de ce cantonnement.
Etape 1: Perçage du circuit imprimé
Etape 2:Mise en place des composant pour le premier canton
Etape 3: Préparation pour la mise en boîtier
Etape 4: Tests des cantons
Etape 5: Tests des cantons sur le réseau modulaire
Noter que la loco est sur le canton et les connexions avec le boitier de commande centralisé juste derrière.
Deux petites vidéo pour illustrer la protection réalisée par le cantonnement.
