aiguillage ferroviaire

Les différentes parties d'un aiguillage sont désignées par des noms différents selon les juridictions. Les principaux termes utilisés aux États-Unis et au Royaume-Uni sont présentés dans les schémas interactifs. Dans cet article, le terme américain est indiqué en premier, suivi du terme britannique, entre parenthèses.

L'aiguillage le plus courant se compose de deux rails coniques reliés entre eux, appelés pointes ( ou lames d' aiguillage ), situés entre les rails extérieurs divergents (les rails de base ). Ces pointes peuvent être déplacées latéralement dans l'une des deux positions permettant de diriger un train venant des lames d'aiguillage vers la voie principale ou la voie de divergente. Un train se déplaçant de l'extrémité étroite vers les lames d'aiguillage (c'est-à-dire qu'il sera dirigé vers l'une des deux voies, selon la position des pointes) effectue une manœuvre de croisement d'aiguillage .

Pour de nombreux types d'aiguillages, un train venant de l'une ou l'autre des directions convergentes franchira l'aiguillage quelle que soit la position des aiguilles, car les roues du véhicule entraîneront le déplacement de ces dernières. Le passage d'un aiguillage dans ce sens est appelé mouvement de l'aiguille en aval , et les aiguillages qui permettent ce type de mouvement sans endommager le mécanisme sont appelés aiguillages à l'aval . non réarmables , soit réarmables , ce qui signifie qu'ils nécessitent soit une intervention sur place pour remettre l'aiguillage en marche après un mouvement de l'aiguille en aval, soit qu'ils peuvent continuer à fonctionner sans intervention humaine.

Un aiguillage comporte généralement une voie principale et une voie de déviation, appelées respectivement voie normale et voie de retournement. Le sens de l'installation est déterminé par le côté de départ de la voie de déviation. Sur un aiguillage à droite, la voie de déviation se situe à droite de la voie principale, en venant des lames d'aiguillage, tandis que sur un aiguillage à gauche, la voie de déviation part du côté opposé. Dans de nombreux cas, comme dans les gares de triage, on trouve plusieurs aiguillages sur un court tronçon de voie, parfois avec des aiguillages allant à la fois à droite et à gauche (bien qu'il soit préférable de les espacer autant que possible). Un aiguillage peut parfois simplement diviser une voie en deux ; dans d'autres cas, il sert de connexion entre deux ou plusieurs voies parallèles, permettant à un train de passer de l'une à l'autre. Souvent, lorsqu'un aiguillage permet de quitter une voie, un second permet au train d'y revenir plus loin. Cela permet à la voie de servir de voie d'évitement, permettant à un train de quitter la voie principale pour laisser passer la circulation (cette voie d'évitement peut être soit un court tronçon de voie dédié, soit formée d'une section d'une deuxième voie parallèle continue), et permet également aux trains venant de l'une ou l'autre direction de changer de voie ; autrement, la seule façon pour un train venant de la direction opposée d'utiliser un aiguillage serait de s'arrêter, de faire marche arrière à travers l'aiguillage sur l'autre voie, puis de continuer tout droit (ou de s'arrêter, si elle est utilisée comme voie d'évitement).

Une voie rectiligne n'est pas toujours présente ; par exemple, les deux voies peuvent être courbes, l'une à gauche et l'autre à droite (comme pour un aiguillage en Y ), ou bien les deux voies peuvent être courbes, avec des rayons différents , tout en restant dans la même direction. Les aiguillages absorbent une part relativement importante du budget d'entretien ferroviaire.

Sur les premiers chemins de fer en bois, on utilisait de simples aiguillages à une seule lame pour déplacer les wagons entre les voies. Avec la généralisation des voies ferrées à rails en fer au XVIIIe siècle, des composants en fonte furent fabriqués pour construire des aiguillages avec contre-rails. John Curr décrivit le système qu'il avait mis au point, utilisant une simple lame en fer articulée sur un axe vertical conique venant s'appuyer contre le rail.

L'utilisation d'un rail à ressort, assurant une transition en douceur, a été brevetée par Charles Fox en 1838.

Avant la généralisation de l'électricité , les aiguillages des nœuds ferroviaires à fort trafic étaient actionnés depuis un poste de signalisation situé à proximité des voies, grâce à un système complexe de tringles et de leviers . Ces leviers servaient également à commander la signalisation ferroviaire et, par conséquent, à contrôler la circulation des trains sur les aiguillages. Par la suite, des systèmes mécaniques, appelés enclenchements, furent mis en place afin de garantir qu'un signal ne puisse être activé pour autoriser le passage d'un train sur un aiguillage que lorsque la manœuvre était sans danger. Les enclenchements purement mécaniques ont ensuite évolué vers des systèmes intégrés à commande électrique. Sur certaines lignes secondaires à faible trafic, dans les gares de triage autonomes ou sur les chemins de fer touristiques , on peut encore trouver des aiguillages équipés de l'ancien type d'enclenchement.

Les roues d' un wagon se positionnent normalement au-dessus du centre des rails grâce à la forme conique de leurs bandes de roulement et aux boudins situés sur leurs bords intérieurs. Lorsqu'elles atteignent l'aiguillage, les roues sont guidées selon la voie en face de celui-ci. Sur l'illustration, si l'aiguillage de gauche est connecté, la roue gauche suivra le rail correspondant et le train bifurquera à droite. Si l'aiguillage de droite est connecté, la roue droite suivra le rail correspondant et le train continuera sur la voie principale. Un seul des aiguillages peut être connecté à la voie opposée à la fois ; les deux aiguillages sont verrouillés mécaniquement pour garantir que ce soit toujours le cas.

Un mécanisme permet de déplacer les aiguillages d'une position à l'autre (changement des lames ou des pointes). Historiquement, cette opération nécessitait l'actionnement d'un levier par un opérateur, et certains aiguillages fonctionnent encore de cette manière. Cependant, la plupart sont désormais actionnés par un actionneur télécommandé appelé machine d'aiguillage , qui peut contenir un moteur électrique ou un actionneur pneumatique ou hydraulique . Ce système permet à la fois la commande et la surveillance à distance, et l'utilisation d'aiguillages plus robustes et plus rigides, trop difficiles à manipuler manuellement.

Lors d'un passage en marche arrière (lorsque les aiguillages sont actionnés dans le sens inverse de leur amorce), les boudins des roues ramènent les aiguilles dans la bonne position. On parle alors de passage en marche arrière . Certains aiguillages sont conçus pour être manœuvrés sans dommage. C'est le cas, par exemple, des aiguillages variables, des aiguillages à ressort et des aiguillages lestés.

Si les aiguilles sont fixées rigidement au mécanisme de commande de l'aiguillage, les tringleries de ce mécanisme peuvent se tordre, nécessitant une réparation avant que l'aiguillage ne soit de nouveau utilisable. C'est pourquoi les aiguillages sont généralement positionnés correctement avant d'effectuer un mouvement de point mort.

Fonctionnement en conditions froides

Par temps froid, la neige et le verglas peuvent empêcher le bon fonctionnement des aiguillages, perturbant ainsi la circulation des rails . Le chauffage seul ne suffit pas toujours à assurer le bon fonctionnement des aiguillages en cas de neige. La neige mouillée, particulièrement collante et sujette au givrage, peut survenir à des températures légèrement inférieures à zéro, entraînant l'accumulation de blocs de glace sur les trains. Lors du passage des trains sur certains aiguillages, les chocs et vibrations, éventuellement combinés à un léger échauffement dû au freinage ou au microclimat urbain, peuvent provoquer le détachement de ces blocs de glace et le blocage des aiguillages. Les systèmes de chauffage nécessitent du temps pour faire fondre la glace ; par conséquent, en cas de forte fréquence de passage, le temps de fonte de la glace avant l'arrivée du train suivant peut être insuffisant, entraînant des perturbations du trafic. Parmi les solutions possibles figurent l'installation de systèmes de chauffage plus puissants, la réduction de la fréquence des trains ou l'application de produits antigivrage tels que l'éthylène glycol sur les trains.

La divergence et la longueur d'un aiguillage sont déterminées par l'angle du cœur (le point d'intersection des deux rails, voir ci-dessous) et par l'angle ou la courbure des lames. La longueur et l'emplacement des autres composants sont calculés à partir de ces données à l'aide de formules et de normes établies. Cette divergence est mesurée en unités de longueur pour une unité de séparation.

En Amérique du Nord, on parle généralement du « numéro » de l'aiguillage. Par exemple, sur un aiguillage « numéro 12 », les rails sont espacés d'une unité à une distance de douze unités du centre du cœur d'aiguillage.

Au Royaume-Uni, les aiguillages et croisements utilisant des rails à fourche sont désignés par une combinaison de lettre et de chiffre. La lettre indique la longueur (et donc le rayon) des lames d'aiguillage, et le chiffre indique l'angle du croisement (ou cœur d'aiguillage). Ainsi, un aiguillage A7 est très court et se rencontre généralement uniquement dans des espaces restreints comme les chantiers navals, tandis qu'un aiguillage E12 est un aiguillage à grande vitesse sur une ligne principale.

Sur le London, Midland and Scottish Railway , les courbures des aiguillages étaient spécifiées de A (la plus prononcée) à F (la moins prononcée), avec les rayons correspondants suivants :

• B – croisement simple avec un angle de croisement de 1/8
• C – – ciseaux ou croisement simple avec un angle de croisement de 1/10
• D – – aiguillage à double voie avec un angle de croisement de 1/12

Les aiguillages sont indispensables au fonctionnement d'un chemin de fer, mais ils présentent un certain nombre de risques :

• Inverser les aiguillages sous un train en mouvement provoque presque toujours son déraillement.
• Les aiguillages peuvent se déplacer sous l'effet des forces extrêmes exercées par le passage d'un train. Dans un cas particulièrement remarquable et extrême, la position d'un aiguillage a été modifiée de force lorsqu'une roue à double bloc, désintégrée, s'est coincée dans l'aiguillage. Cet incident a provoqué l'une des pires catastrophes ferroviaires au monde : la catastrophe d'Eschede .
• Un train peut se trouver si près du cœur d'un aiguillage qu'un train passant entre en collision avec son côté (on dit alors que le premier train a bloqué l'aiguillage ).
• L'entretien nécessaire de ce dispositif mécanique complexe risque d'être négligé.
• Toute manipulation d'un aiguillage à commande manuelle ou toute erreur de fonctionnement d'un système d'enclenchement peut entraîner la présence de deux trains sur la même voie, ce qui peut potentiellement provoquer une collision.

Outre les interrupteurs standard à droite et à gauche, les interrupteurs se présentent généralement sous diverses configurations.

Glisser

Double slip

Un aiguillage double (ou double glissement ) est un croisement diagonal à angle étroit entre deux voies, combiné à quatre paires d'aiguilles permettant aux véhicules de passer d'une voie droite à l'autre, ou de traverser directement. Un train approchant de l'aiguillage peut emprunter l'une ou l'autre des deux voies situées de l'autre côté. Pour atteindre la troisième sortie possible, le train doit changer de voie sur le double glissement, puis faire marche arrière.

Ce dispositif permet de créer quatre itinéraires, mais comme un seul itinéraire peut être emprunté à la fois, les quatre lames à chaque extrémité du croisement sont souvent reliées pour se déplacer simultanément. Ainsi, le croisement peut être actionné par seulement deux leviers ou moteurs d'aiguillage. On obtient alors la même fonctionnalité que deux aiguillages placés bout à bout. Ces aiguillages compacts (bien que complexes) se trouvent généralement uniquement dans des endroits où l'espace est limité, comme les voies d'accès aux gares où quelques voies principales convergent pour desservir les nombreuses voies de quai.

En anglais nord-américain, ce dispositif peut également être appelé « double switch » , ou plus familièrement « puzzle switch » . La compagnie ferroviaire Great Western Railway au Royaume-Uni utilisait le terme « double compound points » , et l'aiguillage est également connu sous le nom de « double compound » dans l'État de Victoria (Australie) . En italien, le terme pour un double switch est », qui signifie « aiguillage anglais ». De même, on l'appelle en néerlandais et, plus rarement, (« Anglais », littéralement « Anglais ») en allemand.

Glissière simple

Un aiguillage simple fonctionne selon le même principe qu'un aiguillage double, mais n'offre qu'une seule possibilité de manœuvre. Les trains arrivant sur l'une des deux voies de croisement peuvent soit continuer leur route, soit changer de voie. En revanche, les trains venant de l'autre voie peuvent uniquement continuer leur route et ne peuvent pas changer de voie. Ce dispositif est généralement utilisé pour permettre l'accès aux voies de garage et améliorer la sécurité en évitant que les aiguillages ne soient orientés dans le sens de circulation habituel. Pour atteindre les voies de garage depuis le sens de circulation habituel, les trains doivent continuer leur route, puis faire demi-tour en suivant la courbe (généralement sur l'autre voie d'une double voie), avant de pouvoir franchir l'aiguillage et s'engager sur la voie de garage.

Glissière extérieure

Un aiguillage extérieur est similaire aux aiguillages simples ou doubles décrits précédemment, à la différence que ses lames sont situées à l'extérieur du losange et non à l'intérieur. L'avantage par rapport à un aiguillage intérieur est que les trains peuvent franchir les voies d'évitement à des vitesses plus élevées. En revanche, il est plus long et nécessite plus d'espace.

Un aiguillage extérieur peut être si long que ses voies ne se chevauchent pas du tout, comme dans l'exemple illustré. Dans ce cas, un aiguillage extérieur simple équivaut à deux aiguillages classiques et un croisement classique. Les aiguillages extérieurs doubles ne sont utilisés que dans de rares cas particuliers.

Crossover

Un aiguillage est un dispositif composé de deux aiguillages reliant deux voies ferrées parallèles , permettant à un train circulant sur une voie de passer sur l'autre. À l'instar des aiguillages eux-mêmes, les aiguillages peuvent être dits en regard ou en aval .

Lorsque deux aiguillages sont présents dans des directions opposées, l'un après l'autre, la configuration à quatre aiguillages est appelée aiguillage universel . Si les aiguillages se chevauchent pour former une croix au centre, on parle d' aiguillage double , d' aiguillage en ciseaux ou simplement d'aiguillage en ciseaux ; du fait de la présence d'un croisement en losange au centre, il est parfois également appelé aiguillage en losange . Ce type d'aiguillage permet un réseau très compact, mais nécessite davantage d'entretien et est plus coûteux à produire.

Dans une configuration où chaque voie est normalement empruntée par des trains circulant dans un seul sens, un aiguillage peut servir soit à dévier les trains circulant sur la voie opposée en raison d'un obstacle, soit à inverser leur sens de circulation. Un aiguillage peut également relier deux voies de même sens, par exemple une voie omnibus et une voie express, et permettre aux trains de passer de l'une à l'autre.

Sur un réseau dense, l'utilisation fréquente des aiguillages (ou des croisements en général) réduit le débit, car leur utilisation bloque plusieurs voies. C'est pourquoi, sur certains réseaux de transport en commun rapides à haute capacité , les croisements entre les voies omnibus et express ne sont pas utilisés aux heures de pointe , et les horaires de service sont planifiés en fonction de l'utilisation des jonctions généralement rapides situées à chaque extrémité de la ligne omnibus-express.

Bout

Un aiguillage à tronçon court est dépourvu des pointes effilées (lames d'aiguillage) d'un aiguillage classique. En effet, les extrémités des rails mobiles et des rails des voies de départ sont coupées à angle droit. Le mécanisme de l'aiguillage aligne les rails mobiles avec les rails de l'une des voies de départ. Aux États-Unis, au XIXe siècle, l'aiguillage à tronçon court était généralement utilisé avec un aiguillage à harpe .

Les rails menant à un aiguillage secondaire ne sont pas fixés aux traverses sur plusieurs mètres, et l'alignement des rails à travers cet espace n'est pas garanti. Les aiguillages secondaires nécessitent également une certaine flexibilité des rails (donc des rails plus légers) ou un joint supplémentaire au niveau de leur articulation. Par conséquent, ces aiguillages ne peuvent être franchis à grande vitesse ou par un trafic important et ne conviennent donc pas aux lignes principales. Un autre inconvénient est qu'un aiguillage secondaire approchant de la voie de bifurcation non reliée par les aiguilles entraînerait un déraillement. Enfin, par temps très chaud, la dilatation de l'acier des rails peut provoquer le collage des rails mobiles aux rails principaux, rendant les manœuvres impossibles jusqu'à ce que les rails aient refroidi et se soient contractés.

L'un des avantages des aiguillages à course courte est leur meilleure performance sur la neige. Le mouvement latéral des aiguilles repousse la neige sur les côtés, contrairement aux aiguillages plus modernes qui la tassent entre les aiguilles et le rail.

Les aiguillages en impasse étaient plus courants aux débuts du chemin de fer et de ses prédécesseurs, les tramways. Aujourd'hui, en raison de leurs inconvénients, ils ne sont utilisés que sur les lignes à voie étroite et les embranchements.

Trois voies

Un aiguillage à trois voies permet de diviser une voie ferrée en trois chemins divergents au lieu des deux habituels. Il existe deux types d'aiguillages à trois voies. Dans un aiguillage à trois voies symétrique , les branches gauche et droite divergent au même endroit. Dans un aiguillage à trois voies asymétrique , les branches divergent de manière décalée grâce à deux aiguillages entrelacés . Les deux types d'aiguillages à trois voies nécessitent trois cœurs d'aiguillage.

La complexité des aiguillages symétriques entraîne généralement des limitations de vitesse ; c’est pourquoi les aiguillages à trois voies sont le plus souvent utilisés dans les gares ou les dépôts où l’espace est restreint et où les vitesses réduites sont la norme. Les aiguillages symétriques étaient fréquemment utilisés sur les chemins de fer à voie étroite suisses. Les aiguillages à trois voies asymétriques sont plus courants, car ils ne présentent pas de limitations de vitesse, contrairement aux aiguillages standard. Cependant, en raison de leurs coûts de maintenance plus élevés, dus à des pièces spécifiques et à une usure asymétrique, les deux types d’aiguillages à trois voies sont remplacés par deux aiguillages standard chaque fois que cela est possible.

Dans les zones à très faible vitesse, comme les dépôts, et sur les chemins de fer qui devaient être construits à très bas coût, comme les chemins de fer forestiers, les aiguillages à trois voies étaient parfois construits comme des aiguillages en impasse.

Plaque

Un aiguillage à plaque intègre les pointes coniques d'un aiguillage classique dans une plaque autonome. Chaque lame est actionnée manuellement et séparément. Les aiguillages à plaque sont exclusivement réservés aux roues à double flasque, ces dernières se déplaçant sur leurs flasques à travers la plaque, guidées par les bords de celle-ci et la lame mobile.

Hors des rails

L'aiguillage hors-rail est un système permettant d'installer un aiguillage au-dessus d'une voie ferrée, sans avoir à la couper ni à la remplacer. Il est utile pour la création de voies de garage temporaires sur les chemins de fer agricoles et de voies d'évitement pour les engins de travaux ferroviaires sur les lignes principales. Des rampes spéciales soulèvent les roues de la voie principale, puis l'aiguillage hors-rail effectue la courbe nécessaire. Decauville possède un tel système. Il est similaire à un passage à niveau à pont-levis .

Tour de garde entrelacé