circuit de voie

Un circuit de voie est une boucle électrique formée par les deux rails d'une ligne de chemin de fer, le train lui-même agissant comme un conducteur qui ferme le circuit. Un courant basse tension (généralement de 0,5 à 4 ampères à des fréquences de 50 Hz à 10 kHz selon le système) est injecté entre les rails à une extrémité, et un récepteur à relais se trouve à l'autre extrémité. Lorsqu'un train est présent, ses roues et ses essieux court-circuitent le courant, et le relais détecte ce changement d'état électrique. Ce principe simple est la colonne vertébrale de la signalisation ferroviaire depuis plus de 150 ans car il est à sécurité intégrée : une rupture du circuit (une fracture de rail ou une perte de signal) est traitée comme si un train était présent, arrêtant le trafic plutôt que de permettre un signal de voie libre erroné.

Les circuits de voie sont généralement divisés en cantons : des sections de voie généralement de 300 mètres à 1 km de long, chacune avec son propre circuit complet. Lorsque les roues avant d'un train entrent dans un canton, le relais de ce canton se désénergise ; lorsque les roues arrière le quittent, le relais se réénergise. Cela constitue la base de la signalisation automatique de bloc (ABS), où les signaux changent d'état en fonction de l'occupation, sans que des opérateurs humains n'aient à manipuler les signaux. La plupart des chemins de fer modernes s'appuient encore sur les circuits de voie comme méthode principale de détection des trains, souvent en conjonction avec une logique de signalisation moderne qui peut être informatisée.

Variantes et défis techniques

Les principales variantes diffèrent par la fréquence et la sensibilité. Les circuits de voie à fréquence audio (AF), généralement de 100 à 10 000 Hz, sont les plus courants car ils sont relativement insensibles aux courants vagabonds et au courant de traction continu utilisé par de nombreux systèmes ferroviaires. Certains systèmes utilisent des circuits à très basse fréquence (VLF), qui peuvent étendre la détection sur des cantons plus longs mais nécessitent un réglage de relais plus sensible. Les chemins de fer à grande vitesse exigent des temps de réponse plus rapides et utilisent des circuits à plus haute fréquence ou une détection supplémentaire telle que les compteurs d'essieux.

Les défaillances des circuits de voie sont rares mais graves. La contamination du ballast peut réduire l'isolation entre les rails, provoquant une désénergisation erronée en l'absence de train, ce qui mettra les signaux au rouge et arrêtera le trafic inutilement. La corrosion des rails ou de mauvaises connexions de liaison entre les sections de rail peuvent rompre entièrement le circuit. La neige, la glace et l'eau stagnante peuvent également dégrader les performances du relais. L'impédance de shunt (la résistance offerte par les roues et les essieux d'un train au circuit) varie de manière imprévisible en fonction de l'état des roues, de la charge et des conditions météorologiques ; si elle est trop élevée, le relais peut ne pas réagir.

Le nom est simple : un circuit formé par la voie elle-même. La technologie est antérieure à l'électronique moderne et survit parce qu'elle ne nécessite aucune alimentation à l'extrémité de la voie et qu'elle est à sécurité intégrée. Lorsque les circuits de voie sont remplacés, c'est généralement par des technologies telles que les capteurs de voie (boucles inductives enterrées le long de la voie) ou le radar Doppler, qui évitent les problèmes d'isolation qui affligent les systèmes ferroviaires exposés aux intempéries, au ballast et à la corrosion électrolytique. Cependant, le circuit de voie reste la norme industrielle sur la plupart des chemins de fer conventionnels en raison de sa fiabilité éprouvée et du coût de remplacement de millions de kilomètres d'infrastructures existantes.