Les problèmes de sécurité ont trouvé leur solution en découpant les lignes en tronçons appelés cantons ne pouvant normalement être occupés que par un seul train. L’entrée du canton est protégée par un signal qui demeure fermé tant que le canton est occupé. Le système de gestion de la signalisation est appelé block et a connu de nombreuses évolutions au fil du temps.

Aujourd’hui, il subsiste trois types de blocks en France :

• le Block Manuel (BM),
  
• le Block Automatique Lumineux (BAL),
• le Block Automatique à Permissivité Restreinte (BAPR).

Les indications de direction et les limitations de vitesses sont communes aux trois types de blocks.

Le block manuel (BM)

Historiquement, le Block Manuel fut le premier mis en service et c’est aussi le plus rudimentaire. Il est encore en service sur les lignes peu fréquentées. Il est économique car il comporte peu de signaux mais il exige davantage de personnel pour le servir. En effet, chaque canton qui peut mesurer 10 à 25 km est sous la responsabilité d’un garde qui règle les circulations.

BM : Espacement des trains

Lorsqu’un train entre dans le canton 3, le garde ferme le sémaphore interdisant à d’autres trains l’accès au canton 3. Il rend la voie au garde du canton 2 après s’être assuré que le train entier a bien franchi le signal (d’où l’importance de la signalisation de fin de convoi). Un signal d’avertissement qui se situe à la distance d’arrêt du sémaphore est également présenté au mécanicien pour permettre le ralentissement et l’arrêt d’un train suiveur avant le sémaphore. Cette distance d’arrêt dépend de la vitesse limite autorisée sur la ligne.

Espacement des trains par block manuel

BM : Protection d'un point dangereux

A la jonction de deux lignes de chemin de fer, le risque de collision est toujours important. Pour éviter que deux trains ne se prennent en écharpe, un signal de protection du type carré sur les voies principales ou carré violet sur les voies de service est installé à proximité de l’aiguille. Ce dispositif permet d’arbitrer les circulations convergentes. Un signal d’avertissement est installé à la distance d’arrêt du carré. Pour s’assurer qu’à la suite d’un freinage trop long un train n’engage le gabarit au niveau de l’aiguille, une distance de glissement de quelques centaines de mètres au plus est prévue entre le signal de protection et l’aiguille.

Protection d'une bifurcation par block manuel.

BM : Arrêt différé

Avec le souci de réaliser des économies, le disque est apparu pour remplacer le groupe carré-avertissement. Ce seul signal commande au mécanicien de passer en marche à vue et de s’arrêter avant le signal suivant ou le premier appareil de voie rencontré. De ce fait, on le voit à distance de freinage des embranchements particuliers ou des aiguilles dirigeant vers les voies de service des petits établissements.

Arrêt différé par block manuel.

BM : Ralentissement

Le franchissement d’une aiguille ou d’une série d’aiguille en position déviée est rarement effectué à vitesse normale car le risque de déraillement est trop grand. On place alors des signaux mobiles qui commandent le ralentissement des trains à 30 km/h lorsque l’aiguille est en position déviée et qui sont effacés lorsque l’aiguille est en position non déviée. Deux panneaux sont nécessaires : un premier annonce le ralentissement (le mécanicien amorce immédiatement le ralentissement de son train), un second marque le point où la consigne est normalement exécutée (juste avant l’aiguille). Lorsque le train complet a franchi l’aiguille, le mécanicien peut reprendre une marche normale conformément au livret de marche des trains.

Ralentissement par block manuel.

Le block automatique lumineux (BAL)

Pour faire face à l’augmentation incessante du trafic, deux solutions furent envisagées :

• La première qui est aussi la plus coûteuse revenait à multiplier le nombre de voies comme l’avait entrepris le PLM(*) sur l’artère impériale.
• La seconde solution, un peu plus économique, consistait à réduire la longueur des cantons donc l’espacement des trains. Ainsi, les sémaphores sont plus rapprochés et le temps de réaction nécessaire à leur manœuvre devient souvent trop court pour que celle-ci soit confiée à un garde.
  

Ce dispositif a finalement été retenu lorsque les automatismes furent jugés suffisamment fiables et il a donné naissance au Block Automatique Lumineux.
Le Block Automatique Lumineux requérant l’installation de très nombreux signaux il est utilisé sur les lignes à fort trafic.

Le Paris - Lyon - Marseille (PLM) aussi appelé "artère impériale" car inaugurée par Louis-Napoléon Bonaparte en 1849, est l'artère maîtresse du réseau ferroviaire Français.

BAL : Espacement des trains

Avec le BAL, les cantons sont d’une longueur proche de la distance d’arrêt des trains soit 1500 à 2000 mètres. Les signaux servent alors tour à tour de sémaphore et d’avertissement comme le montre le schéma ci-dessous. Lorsque le train pénètre dans le canton 4, le signal d’entrée se ferme et celui qui conditionne l’entrée dans le canton 3 donne l’information d’avertissement.

Espacement des trains par Block Automatique Lumineux.

Suite au relèvement des vitesses sur certaines lignes, les longueurs des cantons sont devenues trop courtes pour permettre l’arrêt d’un train. L’emploi du pré-avertissement et éventuellement du ralentissement 160 (uniquement pour les lignes aptes à des vitesses supérieures à 160 km/h) pallie ce problème en imposant des ralentissements successifs sur plusieurs cantons avant le signal d’arrêt. Sur le schéma ci-dessous, un train est en panne dans le canton 5. Un train qui atteint l’entrée du canton 2 ralentit à 160 km/h, puis freine encore dès l’entrée du canton 3 pour finalement s’arrêter au pied du sémaphore qui ferme le canton 5.

Espacement des trains par Block Automatique Lumineux sur les voies à vitesse limite supérieure à 160 km/h.

Dans des cas particuliers comme celui des signaux implantés sur des voies en forte rampe, le sémaphore est sans arrêt pour éviter que le train cale. Le feu rouge du sémaphore clignote ce qui indique que le train peut le franchir à faible allure (moins de 15 km/h).

Sémaphore sans arrêt en BAL.

En BAL, les cibles sont non-circulaires pour tous les signaux. Le carré a une cible qui comprend au minimum 4 feux. Il peut couvrir les fonctions de carré avec deux feux rouges allumés ou de sémaphore avec un seul feu rouge allumé. Contrairement aux autres types de block, le Block Automatique Lumineux est permissif : après avoir marqué l’arrêt au pied d’un sémaphore et reconnu le signal, le mécanicien peut en effet le franchir en marche à vue.
Cependant, il faut éviter la confusion entre un sémaphore et un carré dont l’une des lampes est grillée. Un œilleton de franchissement, petit feu de couleur blanche bleutée, disposé à gauche de la cible, est allumé lorsque le sémaphore est franchissable. A l’origine, tous les signaux du BAL portaient un œilleton qu’ils soient des carrés ou des sémaphores. Par mesure d’économie, l’œilleton a ensuite été remplacé par une plaque réflectorisée F pour “franchissable” sur les signaux ne comportant qu’un sémaphore (cible à 3 feux) à l’exception des sémaphores situés sur des nacelles accrochées aux potences car leur plaque d’identification est plus difficilement observable la nuit.

BAL : Protection d'un point dangereux

Sur le schéma ci-dessous, un carré est implanté en protection d’une bifurcation. Cette configuration est similaire à celle rencontrée en Block Manuel. Cependant, dans le cas du BAL, le carré peut également servir de signal d’espacement en interdisant toute pénétration dans le canton suivant comme le ferait un simple sémaphore. Le signal peut donc jouer le rôle de signal de protection ou d’espacement et l’utilité de l’œilleton prend dans ce cas tout son sens.

Protection d’une bifurcation par Block Automatique Lumineux.

BAL : Ralentissement

Deux types de ralentissements sont possibles en BAL pour le franchissement d’aiguilles en position déviée par exemple : le ralentissement 30 et le ralentissement 60. La disposition des feux jaunes est la même mais ceux-ci clignotent pour le ralentissement à 60 km/h.

Ralentissement 30 km/h à l’approche d’une aiguille en position déviée.

Ralentissement 60 km/h à l’approche d’une aiguille en position déviée.

Lorsque l’aiguille n’est pas en position déviée, le ralentissement ne s’impose généralement pas comme le montre le schéma ci-dessous. Dans ces conditions, les signaux donnent les indications habituelles utiles au bon espacement des circulations.

Situation à l’approche d’une aiguille en position non déviée.

Le block automatique à permissivité restreinte (BAPR)

Le Block Automatique à Permissivité Restreinte est le dernier modèle de block à avoir été mis en service pour répondre à des impératifs d’ordre économique. Il reprend les automatismes du Block Automatique Lumineux mais appliqués à des cantons de longueur plus grande. Il nécessite donc moins de signaux que le BAL et moins de personnel que le BM. Il est principalement utilisé sur les lignes à débit moyen et les lignes secondaires.

Pourquoi ne pas avoir simplement conserver le principe du BAL et allonger les cantons ?

La raison est évidente lorsque l’on considère qu’un train rencontrant un avertissement doit ralentir et passer dès que possible en marche à vue jusqu’au signal d’arrêt suivant. Examinons alors la situation fictive suivante en BAL à cantonnement long : un train suiveur rattrape le train qui le précède. Un avertissement lui est présenté et il doit circuler en marche à vue (soit à 30 km/h maximum) sur tout le canton, ce qui est inconcevable pour des cantons d’une dizaine de kilomètres (il faudrait 15 à 20 minutes pour le parcourir !). Par conséquent, pour éviter des marches à vue trop longues, le sémaphore en BAPR n’est pas franchissable, d’où le terme de “permissivité restreinte” et l’espacement des trains est assuré selon un schéma très différent de celui du BAL.

BAPR : Espacement des trains

Le sémaphore assure la fonction d’espacement des trains. Le signal d’avertissement qui le précède ne doit pas être confondu avec un disque. Il porte d’ailleurs une plaque d’identification A. Le schéma ci-dessous présente une situation où les cantons 1 et 3 sont occupés. Leur entrée est fermée par un sémaphore et le signal d’avertissement qui le précède est également fermé.

Espacement des trains par Block Automatique à Permissivité Restreinte

BAPR : Protection d'un point dangereux

Les points dangereux tels que les bifurcations sont protégés par un carré ou par un carré violet si l’on se trouve sur des voies de service. De ce point de vue, l’implantation des signaux est comparable à celle du Block Manuel, mais dans ce cas, la gestion des signaux est confiée à un automate qui fait appel à un système de détection d’occupation des voies.

Protection d’une bifurcation entre deux voies par BAPR.

Protection d’une bifurcation avec voie de service par BAPR.

BAPR : Ralentissement

Le ralentissement 30 à l’approche d’aiguilles ou de traversées est identique en BAPR et en BM. Seul le système automatique de gestion les distingue.

Ralentissement 30 km/h à proximité d’une aiguille en position déviée.

Indication de direction

Le Tableau Indicateur de Direction (TID) se trouve au-dessus du signal de protection d’une bifurcation importante et comporte autant de feux blancs qu’il y a d’itinéraires possibles au-delà du signal. Le nombre de feux allumés correspond au numéro d’ordre de la direction à partir de la gauche (1 feu = direction la plus à gauche, 2 feux = 2ème direction depuis la gauche, etc).

Exemple d’utilisation des tableaux indicateurs de direction. La machine se dirige vers la direction du milieu (la deuxième à partir de la gauche). Les deux feux blancs du TID sont allumés bien que la première aiguille dirige le train sur la voie la plus à gauche avant le saut de mouton.

Limitation de vitesse

Le Livret de la Marche des Trains (L.M.Tr.) informe le mécanicien des vitesses limites tout au long de la ligne. Cependant, ponctuellement, la vitesse peut être limitée en des points dangereux : aiguilles, courbes, tunnels, etc. La limitation de vitesse est affichée sur le bord de la voie par des pancartes ou des tableaux lumineux fixes ou mobiles.

Exemple de limitation de vitesse à 90 km/h sur une zone définie.

Utilisation possible dans le cadre du modélisme ferroviaire

• Réalisation de cibles correspondantes à la signalisation lumineuse de block automatique de la SNCF.

Source de documentation : Extrait de l'Abrégé de signalisation SNCF (Emmanuel Bournez)