L’auto-combinateur : le chemin de fer invente son ordinateur en 1910.

La présence, discrète et peu envahissante, de l’appareil auto-combinateur MDM dans la cabine du poste d’aiguillage N°11 en gare du Landy (près de la gare du Nord), en 1910. L’armoire est, en quelque sorte, le premier « ordinateur » ferroviaire. Doc. RGCF.

Ne dites plus « ordinateur », mais « auto-combinateur »…. C’est plus chic, c’est rétro, c’est à la mode.

Si l’on respecte le fait historique qu’en 1910, sur le réseau ferré français et comme l’atteste la Revue Générale des Chemins de Fer dans son numéro de septembre de cette année-là, le premier ordinateur ferroviaire portait ce nom. Certes, la société International Business Machines (IBM) a bien inventé, dès 1911, des machines dites « tabulateurs » qui tiennent à la fois de la machine a calculer mécanique et la machine à écrire, avant d’intégrer les techniques propres à l’informatique au lendemain de la Seconde Guerre mondiale. Si, pour nous, IBM a inventé l’ordinateur, il n’en est pas moins vrai que de telles machines « étaient dans l’air du temps » et que, de toutes parts, de nombreuses filières industrielles ou commerciales étaient à la recherche de machines pouvant prendre en charge des tâches répétitives. Nous sommes bien dans les « Temps Modernes » dont Charlie Chaplin fera une description poignante.

Mais cela ne se passe pas si facilement que l’on pourrait le supposer dans le monde des chemins de fer. On pourrait dire que l’automatisation et l’informatisation, en ce qui concerne la sécurité ferroviaire, sont les filles d’une longue méfiance et elles ne sont acceptées et ont su y trouver leur place que lentement et difficilement. Les racines de ce fait sont anciennes: cette méfiance est née avec la mise en place, dès les années 1830-1840, d’une pensée et d’une science technique spécifique chez les ingénieurs des chemins de fer, y compris dans les écoles qui les ont formés. La place de l’automatisation est alors été marginale et congrue, et quand l’informatique a été, à son tour, candidate à partir des années 1970 à un emploi, elle a été l’objet d’une même attitude de la part de méfiance et de rejet, ou, du moins, d’un doute poli. Les enclenchements assurés par des ordinateurs ont, comme on dit, du « mal à passer » dans les esprits.

La première conception de la responsabilité et de l’action : le modèle militaire.

Sur le plan de ce que l’on n’appelle pas encore les « ressources humaines » ou le « management », les compagnies de chemin de fer européennes du XIXème siècle s’organisent selon le modèle de l’efficacité la plus absolue à l’époque : l’armée.

L’armée, notamment avec le modèle napoléonien qui a réinventé les grades, la répartition des rôles, l’intendance, la gestion du matériel, est le type même de l’organisation humaine qui a fait ses preuves depuis la fin du XVIIIème siècle, et, aujourd’hui encore, même chez les amateurs américains ou anglais d’histoire militaire et de collectionneurs de soldats, par exemple, l’exemple de l’armée napoléonienne reste une référence en matière d’excellence et d’âge d’or militaires !

D’ailleurs Raoul Dautry, futur directeur du réseau de l’Etat, dit lui-même que, issu d’un milieu très modeste, il n’avait que trois voies pour réussir dans la vie : n’ayant pas la foi, il n’a pu choisir l’Eglise, n’ayant pas la carrure et la santé, il n’a pu choisir l’armée, donc… il ne lui restait plus que le chemin de fer !

Tenues et esprit d’une rigueur toute militaire sur le Paris-Versailles en 1840. Doc. L’Illustration.
L’ensemblke des compagnies françaises du XIXe siècle adopte des tenues et un esprit militaires pour l’organisation et la sécurité du mouvement des trains. Hélas les contraintes de rendement, vu la demande du trafic, demanderont la mise en place d’automatismes et de systèmes de sécurité jusque là quelque peu mis à l’écart par les compagnies.

Ne pas céder à des systèmes automatiques ce que l’homme doit faire.

Le modèle militaire a pour fondement la responsabilisation des hommes dans l’effort à fournir une fois l’ordre reçu. Il ne peut être question, pour un homme, de déléguer à un autre l’accomplissement d’une tâche : l’exécution de l’ordre est personnelle. Plus encore : l’exécution de l’ordre est personnelle et ne peut être confié à une machine. Il ne peut être question, donc, de céder, partiellement ou encore moins totalement, une décision, une responsabilité, à un mécanisme automatisé.

Le cantonnier de 1840 qui, posté le long de la voie, couvre un train qui vient de passer devant lui au moyen de son bras levé, ou en actionnant un simple signal manuel consistant en un disque pivotant ou une aile, assume donc toute la responsabilité, jusqu’à devenir lui-même le « signal » avec son bras levé. En effet le terme de « signal » est d’abord appliqué au geste humain consistant à faire un signal.

Le lampiste assume totalement l’extinction possible et accidentelle des feux des signaux mécaniques fixes posés le long des voies, ceci par les effets d’un coup de vent ou du passage en vitesse d’un train. L’expression « c’est la faute du lampiste » deviendra proverbiale pour illustrer, en matière de justice, la nécessité de rechercher, jusqu’en bas de la cascade hiérarchique, le nécessaire coupable en cas d’accident.

Le mécanicien et son chauffeur, à bord d’une locomotive des années 1830 à 1880, n’ont aucun automatisme ne venant les épauler en cas de coup dur ou de manquement de leur part, et, nous pourrions l’ajouter, n’en voudraient pas pour tout l’or du monde : leur culture professionnelle est celle de la responsabilité individuelle la plus totale .

L’apparition de divers systèmes de freins continus, et la généralisation du Westinghouse dont le déclenchement est automatique en cas de rupture d’attelage ou d’action sur l’alarme par un voyageur, est, pour eux, vécu comme une intrusion et une limitation dans leurs pouvoirs. Voilà la machine qui remplace l’homme… vieux cauchemar de l’apprenti-sorcier, vieille crainte ancestrale. Ils veulent maîtriser totalement le mouvement du train, et, seuls maîtres à bord après Dieu, ne déléguer à personne d’autre ou à une « machine » leur décision : avant l’existence du Westinghouse qui leur dérobera la prérogative absolue sur le freinage, la seule solution à la disposition du chef de train ou des voyageurs était une corde d’alarme actionnant une grosse sonnerie placée sur le tender, une simple information donc et que l’équipe de conduite pouvait très bien ne pas entendre.

L’ampleur d’un désastre annoncé : saturation et accidents.

Les aiguilleurs partagent tout à fait le même esprit. Ce sont eux qui règnent sur le mouvement des trains, et ils imposent leurs décisions et leurs choix, même à ses « Seigneurs » que sont les mécaniciens qui, à l’approche d’une bifurcation, doivent demander leur voie au moyen de coups de sifflet selon un code. Rien ne leur garantit, tout « Seigneurs » soient-ils, qu’ ils auront la voie demandée à l’instant même où il la demandent. L’aiguilleur est maître des directions, si le mécanicien est maître de la vitesse. Le mécanicien se considère comme seul (et sans doute prioritaire), l’aiguilleur voit et gère l’ensemble des trains et a une tâche de coordination et de répartition, d’où de nombreux conflits entre les hommes de la Traction et ceux de l’Exploitation.

Mais, techniquement, il pèse sur les épaules de l’aiguilleur, une responsabilité d’autant plus écrasante que le geste accompli est immédiatement irréparable. La traction exercée sur un levier que l’on « renverse » a pour but de positionner une aiguille – parfois peu avant le passage d’un train vu la saturation des bifurcations et des gares de l’époque –  et une fois le train engagé sur l’appareil de voie ou passé, plus rien ne peut être fait pour corriger, si besoin est, la situation. Contrairement au mécanicien qui peut modérer sa vitesse ou son freinage, juger de la situation et agir en conséquence, l’aiguilleur, lui, agit en permanence en « tout ou rien » et d’une manière ponctuelle. Bien sûr : il a le temps – mais pas toujours – de préparer ses gestes. Il connaît aussi sa bifurcation ou la zone commandée par son poste, et, l’habitude aidant, il connaît les mouvements des trains.

L’habitude ? C’est déjà la naissance du risque d’erreur, et voilà les grandes catastrophes qui s’accumulent, notamment à partir des années 1860. Le mot « erreur d’aiguillage » envahit la langue française et s’applique à une multitude de domaines autres que le chemin de fer.

La naissance d’une logique ferroviaire.

Vers 1860-1870 se développe alors une science ferroviaire qui, comme les tabulateurs d’IBM et d’autres machines de bureau ou de comptabilité utilisant des systèmes mécaniques, un embryon de l’informatique. Il s’agit, dans le chemin de fer, d’une logique de l’empêchement, agissant d’abord modestement au niveau d’un simple poste dont la cabine est assez vaste pour héberger les systèmes de verrous, d’encoches, de barres qui immobilisent le levier qui pourrait, s’il est actionné, créer un itinéraire dangereux. Nous l’avons vu dans un article precedent consacré aux aiguilleurs.

Rappelons que le précurseur, le modèle mécanique, c’est l’ancienne serrure qui, dans une maison, empêche, depuis des siècles déjà, le geste (irréfléchi, ou non) d’ouvrir une porte . La serrure fait donc son entrée dans les postes d’aiguillage, notamment les grandes cabines regroupant de nombreux leviers, et, par un système de barres formant verrous les uns pour les autres, interdit l’action d’un levier qui serait incompatible avec un autre.

Il faut dire que la situation est préoccupante et que les accidents se multiplient à un point tel, pendant la deuxième moitié du XIXème siècle, que les réseaux de l’Est, du Nord, du PO et du Midi en étaient parvenus au point d’interdire la présence simultanée de deux trains en mouvement dans toute zone, bifurcation ou gare, commandée par un poste !  Et même l’installation de systèmes d’enclenchements ne change rien à cette réglementation toujours en vigueur à la fin du siècle.

Automatismes et sécurité : les compagnies font la sourde oreille…

Le 4 mai 1885, le ministre des transports se fâche et envoie une circulaire aux compagnies : « Messieurs, l’examen des dernières situations mensuelles relatives à l’application des mesures de sécurité prescrites par les circulaires ministérielles des 13 sept.1880, 2 nov.1881, et 12 janv.1882 m’a permis de constater que les travaux d’installation des appareils, sur les divers réseaux, n’étaient pas poussés avec toute l’activité désirable, notamment en ce qui concerne les cloches électriques, les enclenchements, l’intercommunication, et la protection des passages à niveau. Je vous prie, Messieurs, de prendre des dispositions pour compléter, dans le plus bref délai, l’application de celles des mesures qui vous restent à réaliser ». Les compagnies ne s’y mettront sérieusement que pendant le siècle suivant…

L’auto-combinateur Moutier de la gare du Landy, à Paris, en 1910.

C’est cet appareil, mis au point par MDM-Aster et installé dans la cabine d’aiguillage N°11 de la gare du Landy en 1910 qui attire notre attention parce qu’il ne s’agit pas d’un système d’enclenchements purement mécanique : la présence de l’électricité (la RGCF parle de « commande par fluide ») alliée à une « combinatoire » mécanique marque une étape nouvelle. L’appareil se présente non plus comme une débauche de serrurerie, de verrous, de leviers, mais comme une armoire de dimensions restreintes avec, comme interface utilisateur, ce qui pourrait être comparé à un clavier: bref, on approche de l’ordinateur … Cet appareil, présenté sous le nom d’ auto-combinateur », est l’oeuvre de l’ingénieur Moutier et il est construit, sous le nom de MDM, par la société Aster, spécialisée dans la signalisation.

L’aiguilleur doit s’approcher de la façade de l’armoire en s’étant muni d’une clé. La dimension serrurerie commence et s’arrête là. Tout le reste est une simple manipulation sur la façade de l’armoire qui, donc, constitue le « clavier » de l’ordinateur. Cette façade est nommée « façade avec table à double entrée »

On peut lire dans la RGCF cette phrase décisive : « Avec le MDM, l’aiguilleur, débarrassé de toute préoccupation intérieure, peut porter toute son attention au dehors. IL est ainsi dans son véritable rôle, lequel consiste à envoyer un train d’une voie d’amont sur une voie d’aval, ou vice-versa, sans avoir à s »inquiéter des moyens auxquels le constructeur a eu recours pour permettre la manoeuvre et assurer la sécurité des mouvements ». (RGCF, septembre 1910, p 193).

C’est très exactement ce que l’on demande à un ordinateur aujourd’hui… et l’auto-combinateur, comme l’ordinateur actuel, commande une quantité d’appareils à distance par un réseau de fils électriques, ce qui suppose que, en 1910 comme aujourd’hui, les appareils soient (déjà) électriques.

Comment se servir de l’auto-combinateur.

La clé, que l’aiguilleur place dans la façade de l’auto-combinateur exactement dans l’orifice correspondant à l’itinéraire choisi, tourne et alors fait glisser latéralement, sur 15 mm, une plaque de tôle, appelée « plan » (ou aussi « plan rigide ») qui remplit une fonction de verrouillage et de sécurité, empêchant la création éventuelle d’autres itinéraires incompatibles.

Voici le principe de l’auto-combinateur MDM. On place sur la clé une came soit pour les aiguilles soit pour les signaux, et on enfile la clé dans l’appareil. En la tournant, le plan rigide sera déplacé de 15 mm latéralement et provoquera la télécommande des appareils de voie ou signaux, mais en assurant la sécurité.
Un exemple de réalisation d’itinéraires, ici de N à A, avec deux aiguilles 1 puis 2, mouvement de la droite (sur le dessin) vers la gauche, et protection par le carré.
L’action de l’appareil MDM dans la cabine du poste d’aiguillage N°11 de la gare du Landy (proche de Paris-Nord) en 1910. Le gain de place est considérable : pour commander 15 voies d’entrée et 8 voies de sortie, il faudrait 15 m de leviers en Saxby, encore 7,35 m en système hydraulique avec trajecteurs, et .. 1,80 m en système MDM. Ici cette armoire occupe 0,90 m.
L’auto-combinateur avec, à gauche, sa « façade », et, à droite, ses « plans rigides » que l’on voit, le panneau d’habillage de l’appareil ayant été retiré. La serrurerie commence et s’arrête là. L’étape suivante sera de remplacer la serrurerie par l’informatique: encore un siècle de patience !. Mais, déjà, tout le reste est électrique: appareils de voie, signaux, transmission de l’information et du mouvement.
Variante de présentation des clés sur un tableau représentant la disposition réelle du faisceau de voies. Le future TCO des postes d’aiguillage est déjà présent ici.

Le triage par gravité accueille une automatisation embryonnaire.

Instauré pendant les premières décennies du XXème siècle, le triage par gravité a été rendu nécessaire par l’augmentation de la demande de transport et la saturation du réseau qui ne peut répondre à ce problème que par l’accélération du mouvement des trains. Réduire le temps perdu dans les triages est donc une priorité, car les aiguilleurs, pressés par le mouvement des coupes de wagons dévalant de la bosse, accumulent souvent des erreurs dans la mesure où ils doivent se fier leur mémoire pour savoir où diriger les wagons accumulés sur la tête du faisceau. En outre, le dangereux « ballet » des caleurs, courant à coté des wagons en mouvement au péril de leur vie, ne peut être accéléré encore plus.

Dans la RGCF d’Août 1919, une fois la paix revenue, les innovations abondent avec le retour de la paix et un article remarquable  présente le système Descubes qui permet une automatisation complète et ayant recours à l’électricité pour la gestion du mouvement des wagons ou des « coupes ».

Ce système permet à l’aiguilleur d’actionner un bouton pour orienter un wagon ou une « coupe » (plusieurs wagons) sur la bonne voie sans se soucier de la position des wagons déjà engagés sur le faisceau et de la position des aiguilles sur lesquelles se trouvent ces wagons déjà engagés. Les aiguilles sont manœuvrées automatiquement au fur et à mesure qu’elles sont dégagées par la « coupe » précédente. Permis par le regroupement des leviers des aiguilles en un poste centralisé (l’ère de l’aiguilleur courant le long des voies est heureusement terminé), et l’acceptation, enfin, du moteur électrique actionnant les appareils de voie, l’automatisation de cette tâche permet d’éviter les erreurs qui engendrent les pertes de temps considérable que l’on devine.

Est-il appliqué ? Il a été essayé pendant une année, avant la Première Guerre mondiale, sur le triage de Lumes. Le fait de maintenir l’appui sur le bouton-poussoir jusqu’à l’arrivée du wagon sur la première pédale est une sujétion qui condamne le système. Il manque, au sens informatique actuel du terme, une mémoire.

Dans les années 1950, beaucoup de triages sont encore équipés de commandes individuelles des appareils de voir et des itinéraires des wagons devalant la butte. Mais la présence des freins de voie est déjà un très gros progrès, se substituant aux caleurs courant, au péril de leur vie, le long des voies.

Le combinateur à billes : aussi un « ordinateur » ferroviaire ?

La mémoire et la gestion en temps réel viendront avec un intéressant retour à une conception mécanique due à Robert Lévi  pendant les années 1930 à Trappes, sur le réseau de l’Etat. Il s’agit du combinateur à billes, appareil comportant des tubes métalliques verticaux dont le nombre correspond à celui des voies (ou itinéraires) du faisceau de triage. La manœuvre est commandée par le chef de butte qui place, au passage de chaque wagon ou « coupe », une bille dans le tube correspondant à la voie voulue. La bille descend dans le tube, mais est arrêtée par une série de « trébuchets » (doigts articulés en acier) dont chacun correspond à une section isolée de l’itinéraire. Dès que le wagon est sur cette section, un circuit électrique s’établit et rétracte le « trébuchet », permettant de nouveau la chute de la bille jusqu’au « trébuchet » immédiatement inférieur. Les « trébuchets » actionnent les contacts nécessaires à la commande des appareils de voie : en somme le wagon actionne lui-même les aiguilles au fur et à mesure de sa progression, les billes jouant alors le rôle de mémoire de la position du wagon et se son avancement.

Le système fonctionne d’une manière satisfaisante et est étendu, au lendemain de la Seconde Guerre mondiale, à un certain nombre de triages de la SNCF. Il est certain que l’on peut parler d’informatique avant la lettre, car il suffit de constater l’analogie existante entre un faisceau de voies de triage et l’organisation des répertoires, dossiers, et fichiers d’un ordinateur : une arborescence. Le chemin de fer n’a-t-il pas, d’une certaine manière, inventé l’ordinateur qu’il lui fallait, ici aussi ?

La disposition d’un triage en 1934. IL y aura donc autant de colonnes dans le combinateur qu’il y a de voies sur la partie droite du plan de profil en long.
Combinateur à billes vu en 1954. Lorsqu’un wagon ou une « coupe » passe au sommet de la butte, une bille est introduite dans la colonne correspondant à l’itinéraire à suivre sur le triage, et la ville descend, de relais en relais, au fur et à mesure que le wagon roule. C’est le wagon qui déclenche, à chaque appaeil de voie, la chute de la bille sur le « trébuchet » du relais ingénieur suivant. En fin de parcours, la bille reste disponible dans la « gouttière » inférieure, et sera prise pour accompagner un nouveau parcours.

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