Les caténaires du CCAC

La ficelle selon le CCAC Pourquoi ? Comment ?

par Gérard et Jean-Louis MOUTON

En préliminaire.

La caténaire qui a été réalisée sur notre réseau HO suscite beaucoup de curiosité de la part de beaucoup de modélistes depuis la parution de l’article dans le RMF 494 d’octobre 2006. Sur un site internet, il est difficile d’expliquer dans le détail la mise en œuvre de cet élément de décor typiquement ferroviaire qui est très technique mais essentiel pour le réalisme. Aussi, nous ne vous donnerons ici que les principes qui ont guidé la réalisation de la caténaire en vous faisant partager nos expériences, heureuses ou malheureuses.

Acte 1 : Les choix

Pourquoi une caténaire ? Dans le matériel dont disposent les membres du club (chacun amène ses rames), beaucoup de locomotives sont des électriques, avec une majorité de 1500V et bi-courant, et rien n'est plus déplaisant que de les voir rouler pantos baissés, aussi la réalisation d'une caténaire sur le réseau allait de soi, le type 1500V s'imposait, aussi nous vous parlerons donc de ce type de caténaire.

Pourquoi avoir choisi le 1500V continu ? C’est simplement pour le réalisme vis à vis du nombre important et de la variété de motrices SNCF fonctionnant à cette tension auxquelles s’ajoutent les locos poly-courant. Du point de vue réalisation, ce choix n’est pas le plus facile car la caténaire 1500V est plus complexe que la 25kV. Mais elle offre aussi un avantage par sa variété : depuis la caténaire type Midi jusqu’à l’unifié la plus récente en passant par le P.O. ou le Paris-Lyon, il y a de quoi émoustiller un vrai modéliste prêt à relever ce défi, en l'occurrence : Gérard Mouton.

Trois aspects de la caténaire 1500V française :

Portique Midi

Support en ogive Midi 

Support type Paris-SE 

 Acte 2 : La genèse

Depuis très longtemps, le moyen de réaliser une caténaire vraiment réaliste (donc hors matériel du commerce) a torturé le cerveau de Gérard. De nombreux procédés ont été expérimentés avec de fils en divers métaux et même du fil à pêche en nylon. Mais, ce qui est possible sur un mètre, ne l’est pas forcément sur dix, cinquante ou cent mètres...

La première réalisation, in situ, a été faite sur les modules HOm avec des supports Sommerfeld et du fil en corde à piano de 0,3mm sur lesquels les longueurs des "tirs" ne dépassent pas 1,20m. Il y a eu quelques tâtonnements pour mettre au point la technique de soudure mais la relative facilitée de mise en œuvre et sa bonne tenue dans le temps (malgré les nombreux voyages) nous ont confortés dans ce choix de matériaux. Attention, il n’y a que la véritable corde à piano qui se soude à l’étain, le fil d’inox se soude très mal. Le porteur principal est lui réalisé en coton, en effet la tension d'un quelconque fil métallique aurait pour effet de faire remonter de fil de contact entre chaque support, obligeant le pantographe à danser. La prise de courant étant inutile, les isolateurs sont tournés en laiton. Les efforts mis en jeux nous ont obligés à faire l'impasse sur la forme de quelques profilés, carré au lieu de U par exemple. La caténaire au 87éme fonctionne en fait à l'envers en ce sens que le poids étant insignifiant il faut donc l'empêcher de monter sous la pression des pantos.

 

Acte 3 : La réalisation

Avant de commencer, un peu de vocabulaire : Lexique

Ancrage : accrochage des extrémités des tirs sur un support. Anti balançant : bras destiné à maintenir la caténaire dans le plan de contact. Appareil tendeur : dispositif permettant de tendre la caténaire, ridoirs, ou palans et poids. L'armement : c'est tout ce qui est installé sur les mats. Bras de rappel : c'est les bras complémentaires de l'anti balançant, permettant le désaxement pour balayer le pantographe. Chaise : c'est ce qui est vertical sur les supports. Console : c'est ce qui est horizontal sur les supports. Etriers : petit pendule plat, entre le fil de contact et le porteur auxiliaire permettant le soulèvement de fil de contact. Feeder : câble de forte section en parallèle avec la caténaire supporté avec le porteur principal. Fil de contact : fil de cuivre rainuré destiné à assurer le contact du pantographe par glissement.. Haubans : barre d’acier ancrée au sol, maintenant le mat vertical compensant la traction des tendeurs de la caténaire. Pendules : fil qui maintient le porteur auxiliaire ou le fil de contact à une hauteur constante par rapport à la voie. Portée : c'est la partie de la caténaire entre deux supports. Relevage : dispositif permettant à la caténaire de s'éloigner du plan de contact. Support : ensemble des mâts, portiques, consoles destinés à supporter la caténaire. Suspension : accrochage du câble porteur principal et du feeder, sur la console par un jeu d’isolateurs constitué de deux coupelles. Tir : c'est une longueur de fil entre deux tendeurs, ils font en réalité 1500m environ, sur le réseau du club le plus long fait 10m.

Les supports - Les poteaux standards sont fait en profilé H de 3,5mm, en fait du profilé de 4 de chez Weber fraisé à 3,5. La console est constituée de 2 carrés de 1mm en acier, enfichées dans 2 trous de 1,2mm dans le poteau, elle supporte l'isolateur de suspension (2 coupelles) elle est maintenue par un hauban en CAP de 3/10.

La console d'antibalançant est en laiton de 1,5x0,5 (L’octant) percée de trois trous de 0,8mm et mise en forme sur un gabarit. Le bras d’antibalançant est en CAP de 6/10 quand il est en traction et en CAP de 8/10 s’il est en compression. Il supporte l'isolateur d'antibalançant ainsi que celui de rappel.

 Les bras de rappels sont en CAP de 3/10. Ils ont une forme particulière puisqu’il accroche le fil de contact. En effet il ne faut pas compter sur la soudure pour tenir un fil tendu, la figure donne toutes les indications sur ces pièces. Les isolateurs des bras de rappel n'ont pas été figurés en ce sens qu'ils sont en réalité désormais réalisés en fibre de verre.

Les mâts sont simplement enfoncés dans la plate-forme en bois du réseau qui est en CP de 15mm, à une distance 25mm du rail. Ceci permet aussi de régler facilement la hauteur de la caténaire. Un trou de 4mm suffit à bloquer le mat dans la position que l’on désire. L’espacement entre les mâts dans les courbes est réglé par un cordeau que l’on place sur la voie pour avoir une flèche de 12 mm qui est la limite du balayage du panto. L’intersection du cordeau avec le rail extérieur qui est l’arc, détermine l’emplacement de deux mats contigus.

 

 

Détail d'armement des supports avant peinture

Cat mat simple2

Détail d'armement des supports en place sur le réseau

 

 

   

 Les isolateurs Ils sont réalisés par tournage en laiton. On peut déterminer 4 types différents : les iso de suspension, les iso d’antibalançant, les iso de rappel, les iso d’ancrage. Le plan indique les cotes de réalisation de ces appareils. En voici les détails :

L’iso de base est celui d’antibalançant car le plus simple, l’outil de tour est affûté pour un angle de 25 degrés. Il servira pour tous les iso. Confectionnés dans du barreau de Ø3,il faut d’abord faire un trou de 0,8, ensuite un chariotage à 1,6 sur 0,6, puis tronçonnage à longueur avec le même outil.

L’iso de suspension est le même, mais double avec une petite collerette de Ø 1,2 (voir plan).

L’iso de rappel diffère en cela qu’il est percé perpendiculairement de deux trous de 0,8 à l’équerre l’un de l’autre dans lesquels passe d’une part le bras d’antibalançant et d’autre part le porteur auxiliaire.

L’iso d’ancrage est identique que celui d’antibalançant mais est plus petit, il sert à figurer les iso sur les bouts de tirs pour la fixation sur les mâts.

   

Mât simple avec appareil tendeur et contre poids

 

Mât double dit parapluie en gare

Les tirs On appelle tir une longueur de caténaire située entre deux tendeurs. Ils sont de longueurs variables et composés d'un ou de deux fils en CAP de 3/10 suivant le type de caténaire représenté. Leur tension varie entre 700 et 1000 gr. Les plus longs sont tendus à l'aide de ressorts qui peuvent être cachés dans les tunnels. En dessous de 4 mètres les ressorts sont inutiles car la dilatation de la corde à piano est très inférieure à celle du cuivre. Ils prennent naissance souvent dans un tunnel pour se terminer sur un aiguillage où ils côtoient un autre tir qui prendra la suite jusqu'au prochain tunnel.

Les portées Une portée est la partie de la caténaire situé entre deux supports ; La longueur n'excède pas 63m en réalité (72cm en HO). Nous avons pris 45cm comme valeur maxi car la plus petite portée est de 18cm, ceci pour éviter une trop grande différence qui serait inesthétique. Le fil de contact est accroché par le bras de rappel avec un système crée pour l’occasion. Le bras de rappel forme un crochet qui retient le fil et, pour que le panto n’accroche pas, on forme sur le fil de contact un chapeau de gendarme, confectionné avec l’outil décrit plus loin. La soudure viendra lisser ce montage. Le porteur auxiliaire passe dans l’isolateur de rappel. On peut à ce moment-là, tendre les fils à 700gr. A noter que les portées de deux voies contiguës ne sont pas identiques en courbes.

Les aiguillages Si l'ancrage dans un tunnel est simple, cela se complique un peu pour un aiguillage et là l’observation de la réalité est une source d’informations. On trouve tout d'abord un support comportant deux bras de rappels (un pour chaque tir) situé au centre d'appareil (aiguillage) c'est à dire à égale distance entre le cœur d'aiguille et l'extrémité des lames, le support suivant porte une chaise de relevage destiné à élever le fil de contact, puis un troisième support va ancrer le porteur et le fil de contact à l'aide d'un appareil tendeur. Il faut, comme dans la réalité, haubaner les mats d'ancrage sous peine de voir le poteau prendre une forme incurvée.

Les pendules Le fait de tendre les fils interdit toute préfabrication, donc après mise en place des fils, le pendulage se fait en place. Les pendules sont réalisés en CAP de 3/10. Si la soudure sur le contact ou le porteur auxiliaire ne pose pas de problème, la fixation sur le fil de coton a été résolue en confectionnant une petite queue de cochon à l’extrémité supérieure, un outillage spécifique a été réalisé. Les pendules sont répartis et espacées régulièrement entre 48mm et 52mm suivant la longueur de la portée, le nombre et la longueur des pendules a été déterminée par un tableau issu de la documentation SNCF et modifié pour donner les valeurs à l’échelle HO.

Les étriers Lorsque qu'il s'agit de caténaire renforcée le porteur auxiliaire et le fil de contact sont reliés par des étriers, ils sont réalisés en fil de laiton de 3/10 et qui contrairement à la réalité est soudé pour ne pas permettre le soulèvement du fil de contact. Le pas est de moitié de celui des pendules, c’est à dire qu’il en faut le double. Pendant la soudure, ils sont maintenus par une pince crocodile pour les maintenir vers le bas et les fils sont maintenus à l’écartement de 2,5mm par des gabarits en tôle d’alu (voir photo). Ils sont ensuite arasés au ras du contact.

La peinture Si, quand elle est neuve la caténaire a une belle couleur cuivrée étincelante, cela ne dure pas longtemps le temps à vite fait d’oxyder les fils qui prennent alors une couleur noire qui verdit ensuite, donnant cette couleur que l’on nomme vert de gris. Donc après une passivation pour assurer la pérennité de notre œuvre, une première couche de gris Humbrol 67 puis le vert est fait en acrylique avec un mélange de vert intense et de turquoise. Toutefois le fil de contact reste en gris car le graissage de la caténaire le protège de l’oxydation. Les poteaux et l’armement reçoivent une couche de gris HB 140. Les isolateurs seront teintés de brun HB 10.

 Cat portique sdm1

Portique trois voies

Cat Chaise portique

Zoom sur une chaise de portique

Cat portique Gare

Portique en gare avec les abris parapluie

 

 

 

 

Détails sur des appareils tendeurs

 L'outillage

 

Mise à part les outils habituels (pinces plates, pinces coupantes pouvant couper la corde à piano sans dommage, fer à souder, etc…), il faut réaliser un outillage particulier. Nous avons confectionné, un appareil à faire les queues de cochon, un autre pour effectuer les chapeaux de gendarme, un gabarit pour poser les mâts en bonne place, ainsi qu'un peson pour vérifier la tension des tirs. 

 

 

 

Outil à chapeau de gendarme :

C’est une pince plate courte, sur laquelle l’on soude des bouts de métal en quinconce pour déformer le fil de contact, et ainsi bloquer le bras de rappel.

 

Outil à queues de cochon :

C’est une vis de 4 percée dans l’axe à 6/10 dans lequel est enfiché un bout de CAP de 6/10, elle est limée dans une forme hélicoïdale afin d’entraîner le bout du pendule autour de l’axe central.

 

Détail sur l'outil à queue de cochon

 

 

 

 Gabarit pour poser les mâts :

Simple plaque de tôle munie de picots pour se centrer sur la voie et percée d’un trou pour guider le foret.

 

 

 

 

 Peson pour vérifier la tension des tirs :

Confectionné sur une plaque de tôle, il est constitué de trois poulies donc la centrale est mobile et rappelée par un ressort de façon à faire un vé au fil, il suffira de l’étalonner avec des poids pour avoir un outil de mesure suffisamment convenable, il ne restera valable que pour le même diamètre de fil.

 

 

 

 Soudure des étriers

Gabarit de maintient d'écartement entre le fil de contact et le porteur auxiliaire

Maint ecart FC PAux 03

Maint ecart FC PAux 01

Acte 4 : l'utilisation

Les pantos Pour pouvoir circuler pantos levés, il est évident qu’il faut veiller au bon état de ceux-ci. Les Carmina s’ils sont les plus fidèles sont toutefois un peu trop fragiles et ont tendance à se plier s’ils accrochent. Les plus aptes à travailler sous caténaire sont les Sommerfeld, ceux en parallélogramme (par ex : type G) ne posent pas de problèmes particuliers si ce n’est qu’il faudra détendre un peu les ressorts car ils ont tendance à pousser un peu fort sur le fil, les unijambistes sont sans problème s’ils sont utilisés dans le bon sens c’est à dire pantos arrière pour les machines françaises, il faudra donc faire bien attention à orienter convenablement les machines bicourants. J’ai toutefois réussi a bien faire fonctionner un unijambiste à l’envers en réduisant les jeux. En effet, c’est le jeu important, en particulier du petit bras inférieur, qui pose problème car quand le panto accroche le jeu est tel que l’archet s’engage dans la caténaire et fait basculer le bras supérieur. Il faut donc réduire le jeu en soudant une plaquette de laiton sur le support et en perçant un trou de 0,6mm, ainsi le bras supérieur aura tendance à descendre dès qu’il accroche.

 

 

Harmonie entre le pont et les supports en ogives

 

 

La gare du village de St-Luc-le-Moûtier avec sa caténaire Midi inclinée

 

 Les mâts en treillis dans la courbe aux caténaires type Midi

 

Herse d'alimentation près de la sous-station

 

et sa girafe