CDM-RAIL Logiciel de dessin, simulation et contrôle de réseaux de modèles réduits ferroviaires VUE D' ENSEMBLE Jean-Pierre Pillou Version 1.12 du 11 avril 2008 1
SOMMAIRE 1 CONCEPTION ET DESSIN DU RÉSEAU... 4 1.1 TRACÉ DU RÉSEAU... 4 1.2 SIGNALISATION... 7 1.3 CONCEPTION HIÉRARCHISÉE (PAR MODULES)... 8 2 SIMULATION... 9 2.1 REPRÉSENTATION DES TRAINS... 9 2.2 DÉFINITION DES ITINÉRAIRES... 10 2.3 POSITIONNEMENT INITIAL DES TRAINS... 11 2.4 SIMULATION... 12 3 INTERFACE AVEC UN PROTOCOLE DIGITAL... 14 3.1 FONCTIONNEMENT AUTONOME... 15 3.1.1 CRÉATION D' UN THROTTLE AUTONOME... 15 3.1.2 PROGRAMMATION DES VARIABLES DE CONFIGURATION... 16 3.2 PILOTAGE SIMPLIFIÉ DU RÉSEAU: MODE CONTRÔLE VISUEL... 17 3.3 PILOTAGE DU RÉSEAU RÉEL: FONCTIONNEMENT SYNCHRONISÉ 19 3.3.1 CONFIGURATION DU RÉSEAU ET DES LOCOS... 19 3.3.2 PILOTAGE DU RÉSEAU RÉEL: SYNCHRONISATION AVEC SIMULATION... 24 4 OPTIONS ET OUTILS DU LOGICIEL... 25 4.1 OPTIONS PRINCIPALES DE CDM-RAIL... 25 4.2 OUTILS... 25 2
CDM-Rail est un logiciel appliqué au modélisme ferroviaire, qui regroupe les 3 fonctions principales suivantes: conception et dessin du réseau, avec gestion hiérarchisée des modules, simulation de trafic 2D, sur le réseau "réel", pilotage du réseau réel, via les standards digitaux DCC (XpressNet/Lenz ), et Marklin/Motorola (P50X/Intellibox). Les caractéristiques du logiciel pour chacune des fonctions ci-dessus sont illustrées dans les trois sections 1, 2, et 3. Enfin, la section 4 décrit les options du logiciel. CMD-Rail peut être installé sur Windows-2000, Windows-XP ou Windows-Vista. La définition d'écran minimale requise est 768 x1024. Au lancement du programme, un "assistant" (Figure 0) permet de faire une première exploration rapide du logiciel (démos de simulation, didacticiel de dessin, démarrage d'un dessin,...). Figure 0: l'assistant CDM-Rail 3
1 CONCEPTION ET DESSIN DU RÉSEAU 1.1 TRACÉ DU RÉSEAU Les figures suivantes ( Fig. 1-1 et 1-2) montrent l'aspect de l'éditeur graphique de réseau (Module->Edition du module (réseau)). Fig. 1-1 - Editeur graphique de réseau: ajout d'un aiguillage triple 4
Fig. 1-2 - Editeur graphique de réseau: ajout d'un raccord circulaire Le logiciel permet de réaliser le tracé de réseau à partir des primitives suivantes: segment de voie droite segment de voie courbe raccord circulaire aiguillages standard aiguillages courbes aiguillages triples aiguillages en Y bretelles doubles traversées jonctions doubles croisement butoirs Chacune de ces primitives est paramétrable de façon à s'adapter à n'importe quel élément disponible dans le commerce. Le tracé peut se faire sur 16 zones différentes (ou niveaux), de couleurs personnalisables. La représentation est en 2D dans la version actuelle, mais la hauteur de chaque élément de voie est gérée de façon à autoriser la construction de réseau à plusieurs niveaux. 5
Des catalogues de voies sont disponibles, de façon à sélectionner directement les références de rail "fabricants", avec les bonnes géométries, à partir de la fenêtre de catalogues (figure 1-3). Figure 1-3 Catalogues de voies A l'issue de la phase de saisie du réseau, la vérification de connectivité vérifie que tous les éléments de voie sont bien raccordés, avec le bon angle, et la bonne hauteur. Les erreurs de connections sont représentées graphiquement, et sélectionnables à la souris, pour permettre une identification rapide des problèmes en vue de leur correction. 6
1.2 SIGNALISATION L'éditeur graphique permet aussi le positionnement des signaux et détecteurs, qui serviront de base au contrôle de trafic, en simulation, et en exploitation réelle du réseau. ( Module->Edition des signaux du module ). Fig. 2 - Edition graphique des signaux 7
1.3 CONCEPTION HIÉRARCHISÉE (PAR MODULES) L'éditeur graphique permet, comme dans la réalité, de construire un réseau comme un assemblage de modules, chacun de ces modules étant dessiné indépendamment de ses voisins. Fig. 3 - Edition hiérarchisée du réseau (par modules) 8
2 SIMULATION 2.1 REPRÉSENTATION DES TRAINS Un autre éditeur graphique, intégré dans le programme, permet de constituer des trains par assemblages de symboles représentant des locos et des wagons. ( Trains->Modifier ). Fig. 4 - Edition des trains Chaque élément placé ( loco ou wagon ) peut être dimensionné en longueur, de façon à avoir une représentation la plus exacte possible de la longueur réelle du train, telle qu'elle apparaîtra en phase de simulation. D'autre part, la couleur de chaque élément est personnalisable. La vitesse maximum de chaque train est paramétrable, ainsi que les facteurs d'accélération et de décélération. 9
2.2 DÉFINITION DES ITINÉRAIRES CDM-Rail permet de définir un nombre illimité d'itinéraires associés au réseau. Chaque itinéraire est composé de cantons délimitées par les signaux en place, et les heurtoirs. La saisie des itinéraires se fait graphiquement. ( Itinéraires->Créer ou Modifier ). Fig. 5 - Définition des itinéraires A chaque canton, il est possible d'associer une vitesse maximum, un arrêt éventuel, avec durée d'arrêt programmable. Il est aussi possible d'inverser la marche du train automatiquement, après arrêt: c'est le cas en particulier pour les voies de garage. 10
2.3 POSITIONNEMENT INITIAL DES TRAINS Avant de lancer la simulation, il faut procéder au placement initial des trains. ( Trains->Positionner ). Fig.6 - Positionnement initial des trains Chacun des trains placés peut être associé à un itinéraire (comme le montre la figure cidessus), ou au contraire être autonome. Les trains associés à des itinéraires sont totalement automatisés, à savoir que la vitesse est ajustée automatiquement, et les aiguillages sont positionnés automatiquement en fonction de l'itinéraire choisi. Le seul degré de liberté est de réduire la vitesse au-dessous de la vitesse maximum autorisée, ou d'arrêter le train. Il est aussi possible de restituer un contexte de simulation ou de placement sauvegardé après une session antérieure: tous les trains, signaux et aiguillages se repositionnent alors dans l'état de la sauvegarde. 11
2.4 SIMULATION La simulation (Exécuter->Lancer la simulation), permet de vérifier, avant exploitation réelle, que l'ensemble des signaux placés garantit une bonne sécurité de fonctionnement. A chaque train est associé un contrôleur de vitesse (throttle), qui est celui utilisé en exploitation réelle. La position des aiguillages est matérialisée graphiquement par un trait de couleur, et peutêtre modifiée à l'aide de la souris ( par un simple "clic" ) (pour les trains sans itinéraires associés). Fig. 7-1 - Simulation 12
Fig. 7-2 - Simulation 13
3 INTERFACE AVEC UN SYSTÈME DIGITAL CDM-Rail gère l'interface avec: le standard XpressNet de LENZ (système DCC). Plus précisément, il est compatible avec XpressNet 3.0 (et version ultérieures), et les interfaces LI-USB et LI-101F (LENZ). Le protocole P50X utilisé principalement sur l'intellibox de UhLenbrock (systèmes DCC et MARKLIN / MOTOROLA). La connexion au serveur se fait sans configuration initiale: la recherche des ports de connexion est automatique. Il faut distinguer trois niveaux distincts de fonctionnement en interaction avec un système digital. Le fonctionnement autonome, c'est-à-dire sans avoir besoin de dessiner ou charger un réseau, qui permet le contrôle de locos équipées de décodeurs, et la programmation des CVs. Le mode "RUN" simplifié, (ou RUN en mode "contrôle visuel" ), qui permet de contrôler les aiguillages, et d'observer la rétro-signalisation. Le mode "RUN" synchronisé, qui permet de piloter le réseau réel, en le synchronisant sur la simulation. Ces trois modes de fonctionnement sont décrits dans les sections 3.1, 3.2, 3.3. 14
3.1 FONCTIONNEMENT AUTONOME L'interface avec le système digital (XpressNet/Lenz/LI-USB, XpressNet/Lenz/LI-101F ou P50X/Intellibox), une fois démarrée, autorise les fonctions suivantes, indépendamment de tout réseau: Création de contrôleurs de vitesse ("throttles") autonomes pour piloter une ou plusieurs locomotives. Programmation des variables de configuration 3.1.1 CRÉATION D' UN THROTTLE AUTONOME Il est possible de créer un ou plusieurs contrôleurs de vitesse (figure 8) pour contrôler des locomotives équipées d'un décodeur digital DCC ou Marklin/Motorola.. Le nombre de contrôleurs n'est pas limité a priori. La synchronisation est assurée avec les "throttles" (boîtiers physiques) connectés au système digital (XpressNet/Lenz ou Intellibox). Fig. 8 Contrôleur de vitesse (throttle). 15
3.1.2 PROGRAMMATION DES VARIABLES DE CONFIGURATION La fenêtre de programmation des CVs permet l'affichage simultané: des valeurs des CV1 à CV29 (figure 9). des valeurs des CV67 à CV94 (table de vitesse) Pour les adresses non représentées sur ces tables, une zone de saisie spécifique permet d'accéder à n'importe quel CV. Fig. 9 Fenêtre de programmation de CVs 16
3.2 PILOTAGE SIMPLIFIÉ DU RÉSEAU: MODE CONTRÔLE VISUEL Ce mode d'utilisation de CDM-Rail consiste à lancer le mode RUN sur un réseau, mais sans avoir placé de trains: il n'y a donc pas de synchronisation entre réseau réel et réseau affiché. Ce mode permet de positionner facilement les aiguillages (par simple clic à la souris sur l'aiguillage, à l'écran), et d'observer la position des trains réels grâce à la rétrosignalisation. C'est donc une étape intermédiaire très simple de mise en oeuvre, pour vérifier le bon fonctionnement du réseau avant de passer au pilotage synchronisé. Comme il n'y a pas de synchronisation, les distances réelles n'ont pas à être respectées, et il est donc possible d'utiliser une vue simplifiée du réseau, un peu comme un "TCO". La figure suivante montre la représentation simplifiée du réseau dessiné en section 1. Une bibliothèque de composants TCO est disponible, pour une construction plus facile. Fig. 10-1 Représentation simplifiée du réseau, pour le mode RUN simplifié. Bien entendu, seuls les aiguillages préalablement configurés peuvent être contrôlés, et seules les zones encadrées par des détecteurs configurés renvoient le signal d'occupation (voir section 3-3-1-2). 17
La figure suivante montre comment se présente l'indicateur d'occupation de zone: détecteurs redessinés en bleu, et traits blancs au début et à la fin de cette zone. Fig. 10-2 Zoom sur les zones occupées par un train. Au démarrage du mode Run simplifié, les indicateurs d'occupation sont activés sur toute les zones occupées par une loco. Puis, lorsque les locos circulent, on observe visuellement le décalage de ces indicateurs lorsqu'une loco passe d'une zone à une autre. Les locos peuvent être contrôlées par les throttles logiciels du programme (voir section 3-1-1). 18
3.3 PILOTAGE DU RÉSEAU RÉEL: FONCTIONNEMENT SYNCHRONISÉ 3.3.1 CONFIGURATION DU RÉSEAU ET DES LOCOS 3.3.1.1 CONFIGURATION DES LOCOS Avant de pouvoir être utilisé en liaison avec un réseau réel, il faut associer une adresse à chacune des locos présentes sur le réseau. Cette opération (Configuration->Configuration de train) utilise la même interface graphique que l'édition de trains (voir section 2-1). L'élément indispensable de la configuration de train est l'adresse digitale (DCC ou Marklin) de la loco de ce train. Fig. 11-1 - Configuration de train. Une des particularités de CDM-Rail est que le train simulé sur l'écran reflète le plus fidèlement possible la position et la vitesse du train réel sur le réseau. Il est donc indispensable d'ajouter des tables de correspondance précises entre la vitesse "réelle" du 19
train exprimée en pourcentage de la vitesse réelle, et la vitesse conforme au standard NMRA utilisée par le standard DCC. NOTE: seul le mode à 126/128 pas de vitesse est géré par le programme: les autres modes (14, 27 et 28 pas) sont insuffisants pour réaliser une adaptation de vitesse acceptable entre simulation et réseau réel. Dans le cas de l'interface avec le système Marklin (en 14 pas), la conversion entre les 128 pas du throttle, et les 14 pas du décodeur est faite automatiquement par l'intellibox. Pour réaliser cette adaptation de vitesse, il y a deux solutions: - soit utiliser la table d'adaptation présente dans la plupart des décodeurs. - soit utiliser les tables d'adaptation du logiciel. Le logiciel propose deux tables: une pour la marche avant, et une autre pour la marche arrière (ce que ne gèrent pas encore les décodeurs digitaux). Chacune de ces tables ( figure 11-2 ) permet de définir, par pas de 1%, la valeur du code de vitesse NMRA associé. Fig. 11-2 - Table de correspondance vitesse réelle / vitesse NMRA 20
3.3.1.2 CONFIGURATION DU RÉSEAU De même, tous les éléments "adressables" du réseau doivent aussi être configurés. C'est le cas des aiguillages, des signaux des détecteurs et des actionneurs. La figure 12-1 montre l'écran correspondant à la configuration d'un signal, ou deux adresses sont présentes: l'adresse (optionnelle) du signal, si on attend du programme qu'il positionne les feux su signal correspondant du réseau. l'adresse indispensable du détecteur associé au feu ( détecteur de début de canton). Fig. 12-1 - Configuration de signal 21
Les configurations d'aiguillages (figure 12-2) et de détecteurs (ou actionneurs) se présentent de façon très similaire. Fig. 12-2 - Configuration d'aiguillage Il est possible de faire afficher simultanément toutes les adresses des signaux, aiguillages, ou détecteurs configurés ( voir figure 12-3 ). 22
Figure 12-3: Affichage global des adresses 23
3.3.2 PILOTAGE DU RÉSEAU RÉEL: SYNCHRONISATION AVEC SIMULATION Une fois faites ces opérations de configuration, on arrive à une synchronisation de la simulation et du fonctionnement réel. Les détecteurs sont la clé de l'adaptation de vitesse entre simulateur et réseau réel. A chaque détecteur: si le train simulé est en avance sur le train réel, il s'arrête jusqu'à ce que la détection soit notifiée par le réseau de rétrosignalisation. si au contraire c'est le train réel qui est en avance, le train simulé fait un bond jusqu'au détecteur. Si les tables de vitesse sont bien adaptées, ces effets d'arrêt et de bond sont peu visibles. Les commandes de ralentissement et d'arrêt des trains en fonction de l'état des cantons (signaux), ou bien lorsqu'on est sur voie de garage, sont envoyées par le simulateur au réseau, en fonction des distances estimées sur l'écran par le simulateur. L'asservissement de positionnement des trains, par l'intermédiaire des détecteurs, se fait depuis le réseau de rétro-signalisation, vers le logiciel. 24
4 OPTIONS ET OUTILS DU LOGICIEL 4.1 OPTIONS PRINCIPALES DE CDM-RAIL Langue: français ou anglais. Gère la plupart des échelles standard de modélisme ferroviaire. Vitesses exprimée en kilomètres/heure ou Miles/hour. Personnalisation des couleurs. Affichage sélectif des différents niveaux (zones) de voies. Contrôle de trafic à deux ou trois phases (avec ou sans ralentissement). Visualisation ou non des détecteurs en exploitation réelle. Visualisation des contrôleurs de vitesse un par un, ou simultanément. Système digital DCC (Lenz ou Intellibox)) ou Marklin/Motorola (Intellibox). Rétrosignalisation RS (Lenz) ou S88 (Intellibox). 4.2 OUTILS Mesure de longueur de voie. Cet outil est particulièrement utile lorsqu'on utilise du rail flexible, 25