Tuto : Construire une rampe Hélicoïdale

Episode 458 • La plupart de nos réseaux comportent des rampes. Leur construction nécessite du soin pour garantir la sûreté des futures circulations.

Cet article est fondé sur un retour d’expérience consacré à la construction d’une rampe hélicoïdale sur le réseau de Francis, modéliste francilien, à qui j’ai apporté mon concours pour l’épauler dans ses travaux.

1. Les critères techniques
   1. La pente
   2. Transition
   3. Gabarit en largeur
   4. Gabarit en hauteur
   5. Rapport rayon / hauteur
2. Fabrication de la rampe
   1. Matériel nécessaire
   2. Principe de la tige filetée
   3. Mise en œuvre
3. Avant de poser un nouveau niveau
4. Protections antichute
5. Conclusion

Les critères techniques

Qu’il s’agisse d’une rampe simple ou d’une rampe hélicoïdale, elle se doit de respecter quelques critères techniques pour garantir la qualité des circulations à venir :

La pente

• La pente n’a pas d’échelle puisqu’elle résulte de la différence de hauteur sur une longueur donnée. Exprimée en pourcentage en modélisme (%) et pour mille en réalité (‰).
• En modélisme, votre rampe doit permettre la circulation de votre plus long et plus lourd convoi sans fatiguer outre-mesure le moteur de l’engin de traction le plus faible et le plus léger. Une pente devra donc être plus faible sur les échelles N et Z puisque les véhicules moteurs y sont plus légers.
• Il est généralement admis qu’une rampe de 3% est un maximum raisonnable en Ho en simple adhérence. Ainsi on monte de 3 cm par mètre.
• En double voie, la longueur, et donc la pente, sont calculées sur la voie la plus courte (en courbe intérieure).
• Si la surface et la longueur disponibles le permettent, on allonge la rampe pour diminuer la pente. Soit on incorpore des éléments droits entre les deux demi-cercles, soit on augmente le rayon des courbes.
• Pour une voie secondaire parcourue par des rames courtes ou de simples autorails, il est possible d’augmenter la pente à 4%.
• Plus la pente est faible plus elle est esthétique.

Transition

Une rampe nécessite une transition à chaque extrémité. Sinon il y aura rupture d’attelage voire déraillement.

Dans la pratique, la souplesse de la plateforme (CP 8 mm) suffit à créer cette transition qui, toutefois, allonge la longueur de 15 à 20 cm à chaque extrémité pour une rampe à 3% car il sera nécessaire d’élever les rails amenant à la plateforme de la rampe. Elle augmente également le nombre de supports sur cette zone : cales de 2, 4 et 6 mm sur la zone d’approche.

Gabarit en largeur

Votre rampe sera constituée d’une plateforme qui doit pouvoir accueillir, y compris en courbe, les véhicules les plus longs susceptibles de circuler sur le réseau, y compris les futures acquisitions. La largeur de cette plateforme doit permettre la pose latérale :

• Des signaux en partie visible
• Des poteaux de caténaire éventuellement en partie visible
• Des éventuelles entrées de tunnel et ouvrages d’art
• La fixation d’un futur décor : murs de soutènement, paroi rocheuse, grillage pour confection des volumes,…
• La pose des tiges filetées,
• La pose d’une paroi antichute.

Pour tracer ce gabarit de découpe de la plateforme, vous devez préalablement vous assurer de l’emplacement exact de la voie. Puis, utiliser un gabarit mobile fait maison.

Pour cela, on utilise un vieux wagon plat à boggies. Dans une chute de contreplaqué 8 ou 10 mm, de taille 12 x 2,5 cm, on perce, à une extrémité, un trou d’un diamètre légèrement inférieur à celui d’un crayon à papier. Puis, lorsque le crayon est positionné à l’endroit voulu, on trace sur la planchette l’emplacement des rebords latéraux du wagon. Deux rainures sont alors réalisées, avec une petite scie à main ou une Dremel. L’idée étant que la planchette conserve son positionnement lors des manipulations ultérieures.

Pour ce qui concerne l’ami Francis, nous avons pris une marge de 4 cm de chaque coté de la voie. Vous trouverez en bas de page les normes officielles du MOROP pour les gabarits.

Le tracé de découpe a été réalisé d’abord sur de grands cartons de récupération. Puis découpe du carton au cutter. Enfin, ces éléments en carton servent de gabarits de découpe des éléments en bois. Plusieurs avantages :

• Rentabilisation des découpes sur une même planche de bois pour minimiser le bois perdu,
• Possibilité de découper le bois dans une autre pièce (garage, sous-sol ou balcon) pour éviter les poussières de découpe dans la pièce du réseau.

Gabarit en hauteur

Le gabarit en hauteur est la place disponible entre la surface de roulement du rail du niveau inférieur et le dessous de la planche qui est au dessus. Ce gabarit est donc différent avec ou sans caténaire.

Attention, les gabarits du MOROP ne tiennent compte que de la circulation du matériel roulant. Dans la pratique, sur un réseau, il est absolument nécessaire d’ajouter un espace de passage d’une main pour pouvoir manipuler ce matériel roulant en cas de déraillement. 7 cm est un minimum obligatoire en Ho.

Pour la caténaire cachée, voir épisode 108 la technique du rail inversé.

Dans le cas du réseau de Francis, nous avons retenu la côte de 92 mm entre chaque niveau de rampe.

Rapport rayon / hauteur

Pour une rampe à plusieurs niveaux, la pente est fonction du rayon employé.

Bien-sur, plus le rayon est large plus la pente est douce. C’est pourquoi, en double voie, il est préférable d’utiliser la voie extérieure pour la montée

Si la largeur disponible n’est pas importante et ne permet que l’emploi de petits rayons (36 à 42 cm), on peut compenser en réalisant un tronçon rectiligne entre les deux demi boucles pour allonger chaque tour.

La formule utilisée est :

h / 2πr = p
ou
r = h / 2πp

Fabrication de la rampe

Matériel nécessaire

• Voie prévue sur la rampe
• Un wagon gabarit
• Cartons d’emballage de récupération de grand format (pour les gabarits de découpe)
• Panneaux de contreplaqué de 8 mm (plateforme pour du Ho). CP 5 mm pour du N ou Z
• Scie sauteuse avec lame fine pour bois.
• Serre-joints pour établi
• Crayons, règles, équerre de menuisier,
• Tiges filetées de diamètre 8mm
• écrous et rondelles de diamètre 8 mm (2 de chaque par niveau et par tige fileté)
• deux clefs plates pour écrous de 8 mm
• Scie à métal ou outil type Dremel avec disque de découpe métal (pour couper les tiges filetés en place)

Principe de la tige filetée

Les tiges filetées remplacent avantageusement les supports en bois puisqu’elles permettent un réglage très fin des hauteurs de chaque élément. Il est même possible de créer un léger dévers en appliquent un différentiel de hauteur entre la tige extérieure et la tige intérieure.

Les tiges filetées évitent à devoir biseauter des piliers en bois (le biseautage étant nécessaire pour obtenir un angle identique à la pente de la plateforme).

Des trous seront percés dans la plateforme qui sera ensuite prise en sandwiche entre deux écrous et rondelles à chaque niveau.

Il existe deux moyens d’utiliser les tiges filetées :

• Tiges filetées posées au niveau du raccordement de deux éléments : cela nécessite une pièce supplémentaire en bois pour faire la jonction entre les éléments. Cette technique nécessite moins de tiges filetées mais augmente la hauteur de l’épaisseur de l’élément intermédiaire porteur (8mm dans ce cas).

• Tiges filetées fixées aux extrémités de chaque élément. Soit on augmente le nombre de tiges filetées soit cela nécessite des pattes métalliques de jonction. C’est cette technique qui a été utilisée sur le réseau de Francis.

Mise en œuvre

Préalablement, on repère l’emplacement des rails sur la planche support.

On place ensuite des cartons de grande dimension sous les rails. Avec le wagon gabarit, on trace les traits de découpes de la plateforme sur ce carton. Le carton est ensuite découpé au cutter.

Sur la planche de support de base, on trace l’emplacement des éléments du niveau 1. On repère les emplacements des futures tiges filetées et on vérifie sous le réseau leur éventuelle fixation selon le type de support (planche de bois simple, porteur en L, présence de tasseau, …).

On profite des ces vérifications pour retirer ou déplacer tout élément (câbles, décodeur, appareil, …) qui se trouvera ensuite au centre de la future rampe hélicoïdale. En effet, il faudra par la suite découper un trou d’homme pour pouvoir accéder à l’intérieur de la boucle.

On reporte sur la planche de bois les éléments en carton. Cette technique permet d’optimiser les découpes sur la planche et limiter les chutes perdues.

Pour une boucle complète, selon le rayon, il peut être utile de travailler par quarts de cercles ou demi-cercles. Tous les éléments sont numérotés avec un crayon à papier pour faciliter leur montage ultérieur.

Avec un forêt de 8,5 mm, on perce l’emplacement des tiges filetées. Il est important d’avoir préalablement repéré l’emplacement des tiges sur le réseau selon le type de structure de ce dernier (Planche support, porteurs en L,…). Dans le cas des boucles à plusieurs niveaux, on peut percer plusieurs supports identiques dès lors qu’ils sont bien maintenus par des serre-joints.

De retour sur le réseau, on positionne les éléments du premier niveau à plat sur la base du réseau. On repère l’emplacement des tiges filetées puis on perce les trous de 8,5 mm.

Le début de la rampe est simplement fixé avec deux vis. La plateforme étant en contreplaqué de 8 mm, cela nécessite que la voie qui accède à ce début de rampe soit progressivement élevée en amont avec des cales de 2, 4, 6 mm.

Les tiges filetées sont, dans le commerce de détail, vendues généralement en tronçon de 1 mètre. Il vous faudra donc sectionner vos tiges. Pour cela, deux options :

• La scie à chantourner à main
• Un outil électrique type Dremel avec disque à tronçonner le métal (plus rapide et moins fatiguant)

Astuce : avant de tronçonner la tige, il y a lieu d’insérer un écrou sur la partie qui sera enlevée. On tronçonne donc entre deux écrous. Cela permet, dès la découpe terminée, de retirer cet écrou à chaud pour reconfigurer le filetage de la tige.

Bien-sûr, on ne sectionne la tige filetée que lorsqu’on est arrivé au dernier niveau qui lui est fixé.

On laisse dépasser la tige sous le support de deux à trois centimètres, comme marge de sécurité.

Au fur et à mesure de l’avancée des travaux sur le niveau 1, on augmente progressivement la hauteur h de la figure 3822 ci-dessus pour parvenir à la hauteur souhaité après un cercle complet..

Pour les niveaux suivants, on se confectionne une cale de côte en découpant à la hauteur souhaitée un morceau de tasseau qui sert alors de gabarit de montage. Chez Francis on s’est confectionné deux gabarits en bois de 92mm.

Avant de poser un nouveau niveau

Lorsque la structure du premier niveau est installée et avant de poser le niveau suivant, il est impératif de poser la voie.

Cela signifie qu’il vous faut préparer son électrification (raccordements d’alimentation au feeder traction), mais aussi d’éventuelles zones d’arrêts (cantons) et tout ce qui concerne la détection d’occupation (rétrosignalisation). Car, une fois le niveau supérieur posé, ces manipulations seront plus compliquées.

Si vous envisagez une caténaire, il faut déjà prévoir l’emplacement des poteaux et leur éventuelle alimentation (si caténaire fonctionnelle). Les poteaux étant fragiles et chers, ils ne seront posés qu’en fin de travaux. Il existe dans le commerce des caténaires pour voies cachées, moins onéreuses. La technique du rail inversé est également très économique.

Au centre de la boucle, un trou d’homme ou trappe d’accès facilitera les interventions techniques ultérieures et sur les éventuels déraillements ou pannes moteurs.

Protections antichute

Il est absolument indispensable de ne pas négliger cette sécurité.

La paroi anti chute pourra être confectionnée avec un simple carton de calendrier fixé par des petits morceaux de tasseaux. Un rebord de 1,5 à 2 cm suffit. Ce carton pourra être peint avec la même couleur que votre façade avant de réseau.

Pour une belle rampe à plusieurs niveaux, un plexiglass de 2mm d’épaisseur permet de ne pas cacher le spectacle des circulations qu’offre une telle construction.

Vous pouvez retrouver le réseau de Villemomble dans le reportage qui lui est consacré.

Conclusion

La construction d’une rampe ou d’une boucle hélicoïdale ne présente pas de difficulté particulière mais demande du soin. Montée sur tiges filetées, cela permet un réglage fin des hauteurs.

Les boucles hélicoïdales permette de desservir plusieurs niveaux et ainsi de rentabiliser la surface au sol, qu’il s’agisse de niveaux sur un même décor ou d’accéder à des modules aux thématiques différentes.

Emmanuel

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Vous trouverez ici la norme NEM102 « Gabarit libre passage en alignement » du MOROP

Vous trouverez ici la norme NEM103 « Gabarit libre passage en courbe » du MOROP