Comment mesurer la vitesse d’un modèle ?

Wagon de mesure de vitesse Piko livrée TSO réf. 55053

Les trains miniatures circulent très souvent à des vitesses exagérées qui n’ont que peu de rapport avec la réalité. Il existe plusieurs méthodes et outils pour mesurer et rectifier la vitesse.

La vitesse minimum est fixée par la qualité de la prise de courant, la transmission et la souplesse du moteur : l’engin ne doit pas «caler» à basse vitesse. La vitesse maximale est par contre bien à fixer par l’exploitant et à respecter avec une tolérance que l’on peut fixer jusqu’à +30% selon la norme NEM 661.

Plusieurs possibilités sont envisageables pour mesurer cette vitesse :

L’anneau et le chronomètre

Un anneau, dont on connaît la longueur exacte, sur lequel on mesure le temps de parcours et par une règle de trois, on ramène la vitesse en km/h.

V (m/s en H0) = longueur de l’anneau (en m) / temps (en secondes)
ou
V (km/h reproduits) = longueur de l’anneau (en m) x 87 x 3600 / temps (en secondes) x 1000
soit
V (km/h) = longueur de l’anneau (en m) x 313,2 temps (en secondes)

Exemple : 1 mètre parcourut en 10 secondes à l’échelle H0 = 31,32 km/h.
Si l’anneau est réalisé au rayon de 572 mm, courbe R4 Hornby Jouef par exemple, sa cir­conférence sera de 3,59 mètres. Soit :
– en 5 secondes une vitesse de 224,8 km/h, si l’engin tient sur la voie…
– en 10 secondes, une vitesse de 112,4 km/h,
– en 15 secondes une vitesse de 75 km/h.
La précision dépend de celle de la longueur de l’anneau et surtout de celle de la mesure du temps.
Pour quelques euros on peut trouver des chronomètres dans les grandes surfaces de sport. Pour plus de précision dans le chronomètrage, le bouton de déclenchement peut être relié à deux interrupteurs à lame souple (ILS) placés aux extrémités de la section de voie destinée à la mesure (voir schéma 1 publié dans Rail Miniature Flash #418).

Utiliser un compteur de vitesse

Il en existe de différents modèles, basés sur la mesure du temps de parcours entre deux points. Leur précision dépend de la position des cap­teurs et de la qualité de l’électronique qui est à l’intérieur. La précision décroît en général avec la vitesse (fréquence de lecture) mais est suffi­sante pour des mesures courantes. De plus, ce système est très facile à utiliser.
La photo 2 montre ce type de compteur diffusé il y a quelques années par Transmondia. Assez précis au-dessous de 200 km/h, il peut se placer n’importe où sur un réseau et permet de verba­liser les contrevenants !

Montage à partir d'un chronomètre pour le sport pour un déclenchement par ILS.

1 – Montage électrique à partir d’un chronomètre pour le sport pour un déclenchement par ILS.

2 - Compteur de vitesse diffusé par Transmondia il y a quelques années

2 – Compteur de vitesse diffusé par Transmondia il y a quelques années

En vidéo

3 – Le wagon de mesure de la vitesse ESU EHG 388.

4 – Le wagon de mesure Piko livrée constructeur

Utiliser un wagon de mesure ESU ou Piko

Le wagon ESU type EHG 388 (vidéo 3) donne au moyen des écrans LCD placés sur ses deux faces latérales les indi­cations suivantes :
– Vitesse actuelle «SPD»(speed) : la vitesse ac­tuelle en km/h est affichée. Il s’agit de la vitesse du modèle (convertie à l’échelle 1/87)
– Vitesse maximale «MAX»: la vitesse la plus éle­vée mesurée depuis la dernière réinitialisation.
– La vitesse moyenne «AVG»: la vitesse moyenne mesurée depuis la dernière réinitialisation. Le wagon à l’arrêt n’intervient pas pour le calcul.
– Distance «DST»: affiche la distance parcourue en kilomètre depuis la dernière réinitialisation.
– Temps «TRP»: affiche le temps écoulé depuis la dernière réinitialisation. Le wagon à l’arrêt n’intervient pas pour le calcul.
– Tension de voie «TRK»: affiche la tension pré­cise sur la voie. En mode numérique, la tension maximale est affichée de sorte que des valeurs fiables concernant l’alimentation soient com­muniquées. La valeur donne aussi des infor­mations sur la qualité de l’alimentation quand celle-ci varie d’un endroit à l’autre du réseau.

Le wagon EHG 388 peut aussi être utilisé sur des réseaux conventionnels (analogiques) à courant continu ou alternatif. L’affichage n’est fonctionnel que si le wagon est sous tension. Le PowerPack est désactivé. L’éclairage extérieur est automatiquement activé. Test complet dans Rail Miniature Flash #595.

Le wagon de Piko (vidéo 4) existe en livrée TSO (série limitée réf. 55053) ou du constructeur (réf. 55050). Il permet la mesure de la vitesse instantanée, distance, pourcentage des rampes et des devers, tension de la voie. Les informations s’affichent directement sur l’écran LCD du wagon ou un smartphone Android ou sur un PC relié par une liaison Wifi, sous forme de données et de graphiques. Test complet dans Rail Miniature Flash #629.

 

5 - Le wagon SDMU pour mesure de vitesse, produit Miniatures Passion

5 – Le wagon SDMU pour mesure de vitesse, produit Miniatures Passion

6 - Bâche enlevée, le circuit électronique de mesure apparaît.

6 – Bâche enlevée, le circuit électronique de mesure apparaît.

Utiliser le wagon SDMU de Miniatures Passion

Le wagon SDMU permet de régler avec préci­sion la vitesse maximale (CV5), l’accélération (CV3), la décélération (CV4), et la courbe de vitesse (CV 67 à 91). Une nouvelle version est en cours de mise au point, pour information voici les fonctionnalités de l’ancienne.
C’est un wagon bâché d’origine Piko, équipé d’une prise de courant et d’un circuit électro­nique qui transmet les informations par ra­dio, liaison de type Bluetooth. Ceci constitue l’émetteur. Le récepteur peut être n’importe quel ordinateur équipé d’une liaison Bluetooth, soit d’origine, soit par clé USB. Miniatures Pas­sion propose d’ailleurs en option des clés USB de ce type, de très bonnes qualités, de marque D-Link. Un CD d’installation du logiciel est livré avec le wagon : il permet l’installation de l’écran sur lequel on peut visualiser à la fois la distance parcourue, la vitesse sur un cadran cir­culaire et en indication numérique simultanée, et l’accélération donnée au wagon dans le train (photos 5 à 7). La configuration requise pour l’installation du logiciel est Windows XP SP2 ou Windows Vista. Une notice complète explique le fonctionne­ment du système de mesure.

Nous avons testé dans les colonnes de Rail Miniature Flash #520 le système SDMU en digital et en analogique : pas de différence, si ce n’est une alimentation plus aisée en digital, mais ceci est évident ! Sur l’écran apparaissent les indications de conduite (photo 7) :
– Vitesse de la machine sur un cadran circu­laire, genre Tachro, le premier cadran donne une vitesse limitée à 120 km/h, le cadran change automatiquement de graduation et donc de limite si l’on atteint cette valeur.
– Vitesse de la machine en indication numé­rique, au centre du cadran dans un rectangle,
– Vitesse de la machine sur une bande gra­phique défilante, avec indication des heures réelles de passage,
– Distance parcourue depuis le départ du wagon quel que soit le sens de marche ( = to­talisateur journalier d’un véhicule routier, en mètres), ce qui permet de calculer la longueur des itinéraires d’un réseau ou son développé, démarrage et arrêt du comptage par manœuvre de boutons avec la souris de l’ordinateur,
– Distance totale parcourue par le wagon (=totalisateur général, en mètres),
– L’accélération donnée au wagon dans le convoi, en m/s, indiquée en jaune sur le cadran,
– L’accélération donnée au wagon sur une bande défilante,
– Le temps, indiqué en heure, minutes et secondes, basées sur l’horloge de l’ordinateur.
À très basse vitesse, la mesure se faisant à partir du passage d’un aimant devant un capteur, la vitesse indiquée n’est pas précise, mais dès que l’on atteint environ 10 km/h, l’indication est précise et stable.
Nota : Le SDMU peut être incorporé dans n’importe quel train sur un réseau pour mesure de la vitesse.

Une nouvelle version de ce wagon est en cours de développement chez Miniatures Passion, bien simplifiée en ce qui concerne la mise en œuvre et mis à jour en ce qui concerne le logi­ciel compatible.

7 - Écran de visualisation de la vitesse de la machine et de son accélération et décélération.

7 – Écran de visualisation de la vitesse de la machine et de son accélération et décélération.

Logiciel RailMaster de Hornby avec réglage de la vitesse réelle.

8 – Logiciel RailMaster de Hornby avec réglage de la vitesse réelle.

Utiliser la centrale «e-Link» de Hornby

Elle mesure avec précision la vitesse à l’échelle H0 sur un anneau de longueur définie en rails Hornby (pour les rayons de courbes). La mesure se fait dans la version actuelle avec un chronomètre. Il reste à introduire la valeur dans l’ordinateur connecté à la centrale avec le logiciel RailMaster (photo 8) et à introduire la vitesse maximale à laquelle on veut faire rouler la machine. Ces deux données étant introduites dans l’ordinateur, celui-ci calcule le cran de vitesse maximale autorisé pour la machine et pro­gramme le décodeur pour cette valeur.
Dans la nouvelle version de logiciel parue en 2016, le calcul du temps sera fait au moyen d’un capteur posé sur la voie. L’ordinateur calculera alors la nouvelle courbe de traction et donc la répartition des crans (0 à 128 par exemple) par pas de 10 km/h, nettement plus performant que l’ancienne version, mais encore plus que le compteur de vitesse cité plus en amont ! La vitesse minimale sera programmée de façon similaire. Attention, le profil de vitesse réel ainsi calculé ne sera exploitable qu’avec le logiciel.

Utiliser le logiciel Train Controller

Ce logiciel très puissant permet aussi le mesure de la vitesse à l’échelle par un système d’étalonnage (photo 9) consistant à mesurer la vitesse réelle d’une locomotive sur trois sections de voie. Elles sont reliées à un capteur de rétrosignalisation qui indique la présence du train et la mesure s’effectue sur la section centrale pour chaque cran de vitesse. Le logiciel détermine automatiquement pour chacun d’entre eux la vitesse à l’échelle en fonction du temps chronométré et de la distance de la section centrale. Ces données sont ensuite exploitées par le logiciel mais peuvent aussi être inscrite dans les CV de réglage des courbes de vitesse du décodeur permettant de profiter aussi ces réglages lors d’une exploitation manuelle à partir de n’importe quelle centrale.

Profil de vitesse avec le logiciel TrainController

9 – Profil de vitesse avec le logiciel TrainController.

Wagon tachymètre Fleischmann

10 – Wagon tachymètre Fleischmann.

Utiliser un wagon tachymètre

Fleischmann proposait il y a quelques années un wagon de mesure de vitesse (photo 10) avec un chronomètre relié à un ILS mais il n’est plus commercialisé. Il faudra se tourner vers le marché de l’occasion ou en fabriquer un soi-même à partir d’un wagon plat et d’un compteur de vitesse de vélo (voir notre article complet sur cette construction dans Rail Miniature Flash #445).

Autres méthodes

La liste précédente est indi­cative : on trouvera aussi de nombreuses recettes électroniques pour se confectionner un compteur de vitesse, soit chez les revendeurs de composants électroniques, soit sur Internet notamment avec le système Arduino si vous avez des  connaissances techniques. Là encore, il faudra jouer du fer à souder… L’idéal serait de pouvoir programmer la courbe de vitesse et la vitesse maximale, automatiquement, à partir des caractéristiques de l’engin. C’est l’objectif prévu par e-Link et par Miniatures Passion. Nul doute que d’autres marques s’y intéresseront avec le développement du digital.

Exploiter la vitesse mesurée en analogique

Il vous suffira de faire rouler votre modèle à la vitesse maxi du modèle réel (ou jusqu’à +30% si vous trouvez que la sensation de vitesse n’est pas représentative) indiquée par le compteur de vitesse, de noter le cran de votre transformateur ou de votre variateur et de ne plus le dépasser. Vous pouvez aussi brider la vitesse de votre modèle en installant des résistances ou en modifiant le rapport du réducteur du moteur.

Exploiter la vitesse mesurée en digital

Il faudra modifier la valeur du CV 5 du décodeur pour limiter la vitesse maxi du modèle réel éventuellement augmentée jusqu’à +30%. Attention, la valeur inscrite dans ce CV ne correspond pas à celle du cran de vitesse de la centrale mais à une échelle interne au décodeur qui n’est pas forcément linéaire en terme de vitesse finale. Sa valeur se détermine donc par tâtonnement jusqu’à trouver celle correspondant à la vitesse maxi souhaitée.

Pour plus de facilité, utilisez le mode de programmation POM de votre centrale si celle-ci vous le permet pour modifier la valeur sur le réseau en circulation plutôt que de faire de multiple aller/retour avec une voie de programmation. Voir le manuel de votre centrale pour l’utilisation du mode POM.
Il est également possible de régler tout le profil de la courbe de vitesse du décodeur via d’autres CV. Voir notre article complet dans Rail Miniature Flash #594.#

Bernard Ciry

Bernard Ciry

Auteur, spécialité matériel roulant miniature échelle H0 et réel

Arnaud Guyon

Arnaud Guyon

Auteur et community manager, spécialités digital et informatique