Comprendre le chemin de fer
Les télécommunications ferroviaires

Cet article se divise en trois parties :


  1. Les ondes

  2. Les télécommunications ferroviaires

  3. Les balayeurs d’ondes, les antennes et l’écoute des ondes.


L’article a été  écrit de façon chronologique. Il est important de le lire à partir du début, afin que toutes les notions soient acquises pour passer à un nouvel apprentissage. Évidemment, il ne s’agit pas d’un traité de radiodiffusion, donc certaines figures sont simplistes, et plusieurs informations ont volontairement été omises afin d’alléger le texte.


Les ondes
Avant d’expliquer l’utilisation de la radio sur les chemins de fer, voyons un peu la technologie derrière ça. Évidemment, les explications qui suivent sont sommaires, mais vous aideront à comprendre certains phénomènes si vous avez un balayeur d’ondes, ou prévoyez en acquérir un.


OndeUne onde électromagnétique, c’est en quelque sorte, un court-circuit. On pousse un  courant électrique dans une antenne. Au lieu de chauffer comme un élément de poêle et de dissiper l’énergie en chaleur, l’antenne va se mettre à « vibrer ». On appelle se phénomène la résonnance électromagnétique. Elle va dissiper l’énergie en la rayonnant autour d’elle. Un peu comme un caillou qu’on jette à l’eau va dissiper l’énergie du choc avec l’eau sous forme d’ondes autour de lui.


Pour transmettre la voix via ces ondes, on peut utiliser plusieurs techniques : faire varier l’amplitude de chaque ondulation (transmission AM). Émettre une série d’ondes interrompues (CW), composant ainsi un code. Ou encore, on peut utiliser deux fréquences. La première sera la fréquence porteuse. La seconde sera la fréquence de modulation, qui contient la voix. La résultante des deux fréquences sera envoyée à l’antenne. On appelle cette méthode la modulation de fréquence, mieux connue sous l'acronyme anglais FM (frequency modulation).

porteuse


La fréquence
La fréquence s’exprime en hertz (hz). Lorsqu’on émet une onde, on produit des « vagues ». Si on part du sommet d’une vague, et qu’on se rend au sommet de l’autre vague, on a parcouru un cycle complet de l’onde. Les hertz, c’est simplement le nombre de cycle que l’on peut faire en une seconde. S’il passe 60 vagues en une seconde, alors nous émettons à la fréquence de 60 hz.

cycle

hertz


Les canaux des compagnies de chemin de fer s’expriment en hertz. Dans ce cas-ci, on parle de mégahertz. Méga est le préfixe qui veut dire 1000. 165 Mhz correspond à 165 000 hz, ou 165 000 vagues par secondes.


Le spectre des fréquences
Pour empêcher que n’importe qui émette sur n’importe quelle fréquence, il faut de l’ordre. Au Canada, c’est Industrie Canada qui est chargé de gérer ce qu’on appelle le spectre des fréquences.  On divise les fréquences par bande. Chaque bande comporte une fréquence basse et une fréquence haute. Par exemple,  la bande qui commence par 144 Mhz (fréquence basse) et qui se termine à 148 Mhz (fréquence haute) est appelé « Bande radioamateur de 2 mètres ». Le terme 2 mètres réfère simplement à la distance entre deux sommets de vague. Autrement dit à cette fréquence (148 Mhz), lorsque le sommet d’une vague sort de l’antenne, le sommet précédent a déjà parcouru deux mètres. C'est la longueur d'un cycle. Et il en sort 148 000 en une seule seconde! Il ne faut pas oublier que les ondes électromagnétiques voyagent à la vitesse de la lumière. Plus nous montons en fréquences, plus les vagues doivent être courtes, afin qu’il en sorte plus. Ainsi, à 450 Mhz (450 000 vagues par seconde), les vagues ne font plus que 70 cm de long. Et comment on appelle cette bande? La bande de 70 cm. Aussi simple que cela.

longueur

spectre


Donc, pour chaque bande de fréquence, Industrie Canada décide qui aura le droit exclusif d’émettre à cette fréquence. Pour la bande de 2 mètres de 144 Mhz à 148 Mhz, ça prend un permis d’Industrie Canada. Et seul Industrie Canada peut émettre un tel permis. Il existe une exception et demi . La première exception : la bande de 27 Mhz. La bande de 27 Mhz est une bande libre d’utilisation. On la nomme bande des citoyens, ou citizen band (CB). La demi exception vient de la bande de 462 Mhz et de 467 Mhz. C’est la bande des Family Radio Service (FRS), dont fait partie la majorité des walkie-talkies grand public vendu dans le commerce. Cette bande, contrairement à la croyance populaire, n’est pas libre d’utilisation. Cependant, elle ne requière aucune licence. La passe-passe, c’est que lorsque vous achetez une radio FRS, vous vous engagez dans une entente tacite entre vous et le fabriquant à respecter les normes de diffusion. Pour empêcher les abus et le brouillage, les fabricants ont convenu de limiter la puissance des FRS à 0.5 watts. En comparaison, une radio amateur peut monter jusqu’à 200 watts avec un permis de base (malgré que la plupart des radioamateurs n’émettent pas à plus de 50 watts, ce qui est amplement suffisant pour couvrir un immense territoire).


Parfois, vous pouvez entendre les mots « VHF » et « UHF ». Ce sont les acronymes de « Very high frequency » et « ultra high frequency ». Ces acronymes sont relativement vieux. La bande UHF se situe dans le 400 Mhz, alors qu’aujourd’hui, plusieurs antennes émettent à 4000 Mhz, soit une fréquence 10 fois plus haute! La radioastronomie, la science de l'écoute des fréquences venues de l'espace joue dans les 400 Ghz (400 000 Mhz). La bande VHF désigne les fréquences de 108 Mhz à 174 Mhz.


Les watts
Les watts expriment la puissance de l’antenne. Ou si vous voulez, la force avec la quelle le système de transmission va pousser l’onde. Plus on pousse fort, plus elle ira loin. Et plus ça va demander d’électricité. C’est ce qui explique qu’une radio à pile est toujours moins forte qu’une radio alimentée par une courant plus fort. Je n’irai pas plus loin dans mes explications sur les watts, mais le wattage n’est pas le seul facteur qui détermine la propagation d’une onde dans l’air. Les obstacles (montagnes, édifices), et les conditions météo influencent aussi beaucoup la distance que va parcourir une onde. Ce qui est important de retenir, c’est que pour une même fréquence, avec un équipement similaire, dans un même lieu, une radio ayant plus de watts rayonnera plus loin qu’une radio qui en a moins.


La séparation des bandes
Pour que personne ne se marche sur les pieds, Industrie Canada doit aussi déterminer quelle sera la séparation dans une bande. La séparation, c’est simplement le nombre de hertz qui sépare deux fréquences. Par exemple, si vous émettez à 144.000 Mhz, et que j’émets à 144.001 Mhz, il y a de bonnes chances que nous deux systèmes se nuisent. Pour éviter cela, les radios imposent une résolution. Cette résolution est au minimum 0.05 Khz, mais varie grandement selon la bande. Plus la fréquence est haute, plus la séparation entre deux fréquences est grande. Donc, si vous diffusez à 144.000 Mhz, et que je tiens absolument à prendre la prochaine fréquence libre, cette fréquence devra être de 144.005 Mhz, soit 144.000 Mhz + 0.05 Khz.


Et les trains?
Les chemins de fer utilisent la bande supérieure du VHF, soit de 150 Mhz à 174 Mhz. Cette bande est aussi appelée « bande commerciale ». Dans cette bande, on retrouve la plupart des applications de walkie-talkie commerciales. Les taxis, les avions, les courses automobiles, les agences de sécurité, les entreprises de camionnage. Les trains ne sont pas seuls sur cette bande. Pour éviter les interférences nuisibles, l’Association américaine des chemins de fer (AAR), conjointement avec l’Association des chemins de fer du Canada ont fait une demande de fréquences à Industrie Canada (et son équivalent américain, la FCC) pour l’utilisation de certaines fréquences. On a attribué, à travers l’Amérique du Nord, la fréquence 159.810 Mhz que l’AAR a nommé canal 02, la fréquence 159. 930 Mhz (canal 03), la fréquence 160.050 Mhz (canal 04), puis de 160.185 Mhz (canal 05) à 161.565 Mhz (canal 97), avec une séparation de 0.015 Mhz entre chaque canal. Le canal 06 sera 160.200 Mhz, soit 160.185 Mhz + 0.015 Mhz. Et ainsi de suite jusqu’au canal 97.

radio


Par la suite, chaque chemin de fer est libre de renommé le canal de l’AAR par le numéro de son choix. Le CN a nommé le canal 87 (161.415 Mhz) de l’AAR « canal 01 ».  Comme les radios des locomotives sont souvent construites aux normes de l’AAR, l’équipe de train doit sélectionner « 87 » sur la radio pour être en fait sur le canal 01 du CN.


Il faut noter que les chemins de fer n’ont pas l’exclusivité de la bande de 159 Mhz à 161 Mhz. Toute compagnie peut acheter une licence et transmettre sur ces fréquences. Cependant, dans l’attribution des licences, Industrie Canada va favoriser les chemins de fer. Mais si aucun chemin de fer n’utilise une fréquence donnée dans une région, Industrie Canada peut permettre son utilisation à une autre compagnie. Ce qui fait que si vous balayez les canaux de l’AAR en voyageant, vous pouvez intercepter des conversations non-ferroviaires sur un canal de l’AAR.


Duplex
duplexCertains systèmes ont une fréquence d’émission et de réception différente. Cette technique permet à des répétitrices de fonctionner en « duplex ». C’est-à-dire qu’elles peuvent recevoir sur une fréquence et retransmettre simultanément sur une autre fréquence. Cette méthode est très répandue dans le monde de la radioamateur. Avec un réglage interne dans le menu de la radio, on sélectionne la différence (aussi appelé « step ») entre la fréquence d’entrée et la fréquence de sortie de la répétitrice. Exemple : une répétitrice a une fréquence d’entrée de 146.100 Mhz. Sa fréquence de sortie est de 146.700, soit 0.6 Mhz (600 Khz) plus haut. Pour transmettre sur cette répétitrice, ma radio devra donc transmettre à 146.100 Mhz, soit la fréquence d’entrée de la répétitrice. Tous les autres radios écouteront la fréquence de sortie de la répétitrice, soit 146.700 Mhz. Comment programmer ça dans ma radio? Simple. Je lui indique la fréquence à laquelle j’écoute, soit 146.700. Puis la différence du duplex, soit 600 Khz en moins. Chaque fois que je vais appuyer sur le bouton de transmission de la radio, celle-ci va automatiquement se mettre à 146.100 Mhz pour transmettre, et immédiatement revenir à 146.700 pour l’écoute dès que je vais lâcher le bouton.


Dans le monde ferroviaire, le système de duplex n’est pas très courant dans l’Est du pays. Mais comme les radios doivent être compatibles avec tout le système, les fabricants donnent la possibilité de régler une fréquence d’entrée et de sortie différentes. Si la tour de transmission utilise une seule fréquence (on fonctionne alors en simplex), on règlera la même fréquence en entrée et en sortie. On fonctionne aussi en simplex entre les radios des locomotives et les radios portatif des employés. C’est pour cette raison que les employés du chemin de fer au CN vont parler du réglage 8787 sur leur radio. En réalité, 8787 signifie « canal 87 à l’entrée, canal 87 à la sortie ».

Voici l'une des premières consoles radio utilisée dans le chemin de fer.

Radio


Les tours
tourPourquoi le système duplex n’est pas très utilisé dans le chemin de fer? Parce que le système duplex sert avant tout à rediffuser un message avec une plus grande puissance. Or, le but du système de radio ferroviaire n’est pas de communiquer avec le plus de gens possible aux alentours, mais de communiquer avec le contrôleur, qui lui est à Montréal. À des kilomètres de là. Lorsque l’onde est captée par la répétitrice, elle est converti en signal téléphonique, satellite ou numérique. Puis elle est acheminée par un lien terrestre ou hertzien, mais complètement différent du système de radio des locomotives. Le signal n’est pas réémit dans la bande VHF. C’est pour cela que les radios des trains fonctionnent le plus souvent en simplex (fréquence d’entrée et de sortie identiques).

simplex

 

simplex


Si vous écoutez régulièrement les trains sur un balayeur d’ondes, vous êtes sans doute familier avec une série de bip. Ces bips sont des fréquences sonores que le système utilise pour « déverrouiller » une répétitrice. Lorsque le chef de train compose un code de chiffre sur le clavier de la radio, les bips sont envoyés, et les tours envois un signal au CCF. Ce dernier peut alors activer la tour (ou cela fait automatiquement, selon le système). Le chef de train peut alors communiquer avec le CCF. Ce système est très avantageux, car il empêche que toutes les conversations du canal 01, par exemple, soit entendu par le CCF. Sur une subdivisions où il y a 10 trains en même temps, on entendrait chaque train nommer ces signaux, faire ses manoeuvres, etc. Ça deviendrait vite une cacophonie. Les tours ne transmettent aucune information au CCF tant que le code approprié n’a pas été fait par l’équipe de train. Note : le CCF peut activer une tour de son côté, ce qui va lui permettre d’entendre les conversations radio de cette région.

Simplex

 

Simplex

Les bips que les chemins de fer utilisent sont des tonalité à impulsion, très semblables à ceux qu'émettent nos téléphones TouchTone. Il ne faut pas les confondre avec d'autres sortent de bips, inaudibles ceux-là, qui sont émis par certaines radios. Ces tonalités (c'est le mot juste) sont une fréquence modulée conjointement avec la fréquence porteuse. Ils servent à faire déclencher l'autre radio, ou la répétitrice en écoute. Il y a deux avantages à ce système. Dans un premier temps, une répétitrice ne sera pas déclenchée par de l'intermodulation qui arrive exactement à sa fréquence d'entrée. Si la fréquence d'entrée de la tour est de 146.700 Mhz, et que de l'intermodulation arrive à cette fréquence, la tour va interpréter ce signal comme étant un signal radio valide et le retransmettre à sa fréquence de sortie. Mais si la répétitrice exige une tonalité, aussi appelé Continuous Tone-coded Squelch System (CTCSS), ce qui ne se retrouve évidemment pas dans l'intermodulation, alors elle ne se déclenchera pas en écoute.

L'autre avantage est celui de permettre à des gens de parler sur une même fréquence en conversation plus privée. Mais attention : ce n'est pas l'émission qui est privée, mais la réception. Par exemple, dans une foule où plusieurs personnes ont le même système de walkie-talkies (comme des FRS), vous pouvez choisir une tonalité de CTCSS (que les FRS appellent sub-tones), pour votre groupe. Ainsi, votre radio FRS ne va s'ouvrir en écoute que lorsque le bon sub-tone sera transmis. Mais si vous programmez votre radio FRS pour qu'elle soit toujours en écoute sur la fréquence (c'est à dire que vous lui demander de ne pas tenir compte des sub-tones), vous allez entendre toutes les conversation sur la fréquence, celles qui ont un sub-tone comme celles qui n'en n'ont pas. C'est aussi pour cette raison que les amateurs qui écoutent les trains avec un balayeur d'ondes entendent plus de conversations sur une fréquence que le CCF ou une équipe de train. Le balayeur ne tient pas compte des tonalités CTCSS (malgré que cette fonction peut être activé sur certains modèles, mais ça vous priverais de plusieurs conversations).

De la tour au téléphone
Sur certains systèmes radio, vous avez l'impression que l'équipe de train « téléphone » au CCF avec sa radio. On entend ce qui semble être un numéro de téléphone de 2 à 4 chiffres, puis on entend une sonnerie de téléphone. Rassurez-vous, vous ne rêvez pas! C'est un système qui s'appelle un patch, ou une liaison radiotéléphonique. Pour relayer le signal de la tour vers le centre de contrôle, les compagnies de chemin de fer passent souvent par une fibre optique ou un lien micro-ondes. Ce sont des services qu'ils louent à des entreprises de télécommunication. Quelques fois, le chemin de fer est lui-même propriétaire de ses équipements. Si le volume de communications est faible (sur une subdivision peu achalandé, par exemple),ou pour d'autres considérations, une compagnie peut décider de fonctionner avec un patch.

Le patch fonctionne comme suit : le train appelle le tour par son code, comme pour une tour régulière. Une fois la tour déclenchée, l'équipe de train compose un code pour activer le patch. Le patch, c'est simplement un petit appareil qui va téléphoner au centre de contrôle, via une ligne téléphonique ordinaire. L'information audio reçue par la tour sera transmise par téléphone. À l'autre bout, le signal est soit réacheminé dans un pupitre radio, ou le CCF peut directement répondre avec un téléphone régulier.

Comme nous l'avons vu avec les méthodes duplex et simplex, on ne peut transmettre et recevoir en même temps sur une fréquence. Le système de patch fonctionne presque toujours en duplex, avec un fréquence de réception différente de la fréquence d'émission. L'avantage pour les amateurs à l'écoute, c'est que la tour retransmet sur sa fréquence d'émission la conversation du CCF et celle du train. On peut donc capter toute la conversation sur une très grande distance.

Comme une partie de la conversation est relayée par téléphonie terrestre, il se peut que vous entendiez une tonalité de ligne occupée, ou encore plusieurs sonneries avant que quelqu'un réponde. C'est normale, car la tour « appelle » réellement le CCF.


Gérer les communications
Chaque chemin de fer a sa propre méthode pour gérer les fréquences qui lui est attribuées. Au CN, on utilise le canal 01 (161.415 Mhz) comme « canal d’appel ». Le CCF va appeler un train sur cette fréquence, et lui demander de changer de canal pour le « canal de subdivision », soit un canal réservé à cette portion de la voie ferrée. Le canal 01 est le même partout au Canada. Le CCF doit donc activer la bonne tour (répétitrice) afin de pouvoir communiquer avec le train. S’il active une tour trop loin du train, la communication ne pourra s’établir correctement (parasites, ou pas de communication du tout). Le canal 01 au CN sert aussi aux communications entre les membres d’une équipe. Si un train doit laisser des wagons quelque part, vous allez entendre le chef de train donner ses instructions au mécanicien de locomotive sur ce canal. Ce canal peut être très encombré, d’où l’importance de bien s’identifier.


Au CP, on utilise une fréquence dédiée à chaque subdivision. C’est au train de changer de canal à chaque subdivision.


Les balayeurs d’ondes
Le balayeur d’ondes (scanner) est sans contredit l’outil le plus utile à l’amateur ferroviaire. Il permet de suivre l’action de la région en direct. Les balayeurs viennent en plusieurs saveurs : base, mobile et portatif. Le tableau suivant résume les trois types. Évidemment, certains modèles de balayeurs portatifs peuvent avoir des caractéristiques de balayeur mobiles, etc. Le but du tableau est de brosser un portrait général.

Type

Base

Mobile

Portatif

Utilisation

Bâtisse

Bâtisse, auto

Auto, sur soi

Alimentation

Courant 110 VAC

Courant 110 VAC, 12 VDC

12 VDC (adapteur), piles

Antenne

Extérieur sur mât

Extérieur sur mât

Vissée à l’appareil

Performance

Excellente

Moyenne à excellente

Passable à moyenne

Vitesse de scan

Très rapide

Rapide

Moyenne

Haut-parleur

Externe

Interne/Externe

Interne

Prix

1000$+

250$ - 800$

100$ - 300$

IC-R5À cela s’ajoute quelques modèles de balayeurs sur ordinateur. Ces balayeurs sont en fait une boîte qui contient l’électronique pour la réception d’un signal radio et sa conversion en signal numérique, et un logiciel qui roule sur l’ordinateur, pour gérer le balayeur (ses mémoires, ses banques, etc.). Ces modèles offrent des fonctions que vous ne retrouvez nul par ailleurs, comme un analyseur d’activité de bande, etc. Ce sont des balayeurs très puissants en terme de fonctionnalités.


La fonction première d’un balayeur d’ondes est de… balayer les ondes! Cette phrase paraît simpliste, alors voyons ce qui se cache derrière. Dans le monde des balayeurs, il existe trois méthodes pour balayer des fréquences : avec limites, par mémoire, ou par banque.


Le balayage par limite est simple : on donne à l’appareil une limite inférieure, ou limite de départ, on lui donne une limite supérieure, ou limite de fin. Et dans certains cas, on peut lui spécifier le saut, c'est-à-dire de combien de Khz il doit sauter entre chaque fréquence. Par exemple, si vous voulez balayer toute la bande amateur de 2 mètres, vous allez spécifier 144.000 Mhz comme fréquence de départ, et 148.000 Mhz comme fréquence de fin. Vous n’êtes pas obligé de spécifier un saut si vous voulez balayer toute les fréquences. L’appareil va se mettre à écouter la fréquence 144.000 Mhz. Si aucune fréquence porteuse n’est détectée, il ira à 144.005 Mhz. Et ainsi de suite jusqu’à ce qu’il rencontre une fréquence porteuse. Là, il arrêtera son balayage, vous fera entendre la conversation, et agira selon des paramètres que nous verrons plus loin. Quand il aura fait le tour, c'est-à-dire qu’il aura atteint la fréquence de 148.000 Mhz, il va recommencer le cycle.


Si on met la fréquence de départ à 160.185 Mhz, la fréquence de fin à 161.565, et que nous demandons un saut de 0.015 Mhz, nous allons balayer tous les canaux de l’AAR, ou presque (les canaux 02 et 03 n’entrant pas dans cette série).


Les amateurs de balayage d’ondes se servent souvent de cette méthode pour écouter les services d’urgence, les téléphone cellulaires, etc. Ils n’ont pas besoin de connaître une fréquence en particulier, mais uniquement la bande utilisée.


Le balayage par mémoire est plus simple. On peut voir avec le dernier exemple, que tous les canaux de l’AAR seront balayés, sauf deux. De plus, il faut un certain temps à l’appareil pour écouter les 95 canaux de l’AAR. De ce nombre, il y a rarement plus de 8 canaux utilisés dans une région. Donc, balayer les 97 canaux de l’AAR est une perte de temps, si on connait les canaux utilisé dans notre région. La méthode par mémoire est nettement plus pratique. Un balayeur est munit d’un certain nombre de mémoires.  Ces mémoires comportent la fréquence à écouter, et parfois, un nom alphanumérique, et autres paramètres. Les fréquences qu’utilisent les chemins de fer sont disponibles dans certains livres (comme le Canadian Trackside Guide, de Bytown Society), ou sur internet. On peut donc mettre en mémoire uniquement les fréquences voulues. Lorsqu’on va mettre le balayeur en mode de balayage, ce dernier ne va écouter que les fréquences mises en mémoire. Certains appareils offrent 50 mémoires, alors que d’autres vont jusqu’à 2000 mémoires. Les balayeurs sur ordinateur n’ont pas de limite autre que l’espace sur votre disque dur (un Mo d’espace peut stocker quelques millions de mémoires).


Le mode de balayage par banque est un mode de balayage par mémoire avancé. Les banques permettent de classer vos mémoires. Ainsi, il est vous est possible de planifier à l’avance votre plan d’écoute, de façon à maximiser l’appareil. Personnellement, j’ai une banque pour Montréal et sa région, Québec et sa région, Rimouski et sa région. J’ai une autre banque qui couvre le trajet par train de Montréal à Campbellton, pour les fois où je voyage par train. Finalement, j’ai une banque pour le CN, le CP, le MMA et VIA Rail. Selon ce que je veux écouter, je n’ai qu’à choisir la bonne banque.


Balayer une bande, même avec des mémoires et des fréquences très précises, demande un certains temps. Les balayeurs de main (portatifs) ont une vitesse de balayage d’environs 20 à 30 canaux (ou fréquences, si vous préférez) par seconde. Attention, ces caractéristiques qu’on vous transmet dans les brochures ne sont valides que pour le mode de balayage par bande. Si vous balayer par mémoire ou par banque, divisez ce temps par deux. Les balayeurs mobiles pourront balayer à une vitesse d’environs 100 canaux à la seconde, alors que certains balayeurs de base ont une vitesse encore plus élevée. Dans ce dernier cas, on parle d’appareil valant plus de 3000$.


Priority scan
Une fonction que possède pratiquement tous les balayeurs, est la fonction de balayage prioritaire, ou priority scan. Cette priorité est accordée à une seule fréquence. Prenons l’exemple du canal 161.415 Mhz du CN (canal 01). Si on lui donne la valeur de canal prioritaire, le balayeur d’ondes va s’assurer que ce canal est « écouté » à un intervalle de temps fixe et réglable (selon les modèles) allant de 1 à 5 secondes. Peu importe le mode du balayeur. Que vous demandiez à votre appareil de balayer 200 mémoires, une bande complète, ou que votre appareil soit présentement en train d’écouter une fréquence sur laquelle il y a une conversation en cours, le balayeur d’ondes va brièvement écouter la fréquence 161.415 à intervalle régulier. S’il n’y a pas de conversations sur le canal 01 du CN, il va immédiatement revenir à l’état précédent. Dans le cas contraire, il va demeurer sur la fréquence du canal 01, et vous allez nécessairement manquer le reste de la conversation que vous écoutiez. Par contre, cette technique vous assure de ne rien manquer sur un canal en particulier.


Reprise du balayage
Lorsque l’appareil détecte une fréquence porteuse, il demeure sur cette fréquence jusqu’à ce qu’elle disparaisse. Certains appareils permettent de forcer la reprise du balayage après un certains délais, mais cette fonction n’est pas très pratique pour nous, car nous allons manquer un bout de la conversation. Certains modèles permettent de ne pas reprendre le balayage. Cette fonction aussi n’est pas très utile pour les amateurs ferroviaires, puisque le balayeur va demeurer silencieux jusqu’à la prochaine conversation sur cette fréquence. Évidemment, vous risquez de manquer toute l’action qui se déroule sur les autres fréquences.


La plupart du temps, une option permet de régler le délai de la reprise. Si le délai est de 2 secondes, le balayeur va attendre qu’au moins deux secondes ce soit écoulées depuis la disparition de l’onde porteuse. Cette option peut être très pratique lorsque la réception est mauvaise, et qu’elle est hachurée. Si le balayage reprend trop vite après la perte de l’onde porteuse, vous risquez de manquer des bouts de conversation. L’ajustement à faire dépend de vos goûts.

Le balayeur Nascar
nascarPlusieurs boutiques offrent maintenant des balayeurs d’ondes faits pour les voitures de course de la série Nascar. Qu’en est-il? Ces balayeurs sont des balayeurs somme toute très ordinaire… sauf pour le logo Nascar qu’ils portent. C’est plus vendeur auprès des amateurs de voitures de course. De base, ces balayeurs d’ondes sont exactement les mêmes que ceux qui ne portent pas le logo. La différence est au niveau de leur programmation. Les balayeurs Nascar de luxe ont déjà des mémoires pré-programmés pour les différentes courses de la série. Le volume a été modifié pour être plus fort (vu le haut niveau de bruit d’une enceinte de course). Ils sont livrés avec des écouteurs (bonjour les problèmes auditifs!). Pour le reste, ils n’offrent pas de meilleures performances, ni pires, que des balayeurs de prix équivalent.
Là où ils perdent de l’intérêt pour l’amateur ferroviaire, c’est dans les limites de leur programmation. Cette programmation (reprise du balayage, mémoire, etc) étant optimisée pour les communications de courses automobiles, ils peuvent parfois vous faire perdre des conversations qu’un balayeur plus facilement personnalisable vous aurait permit de suivre. Finalement, ajoutons que la compagnie Nascar a fait un très bon coup de marketing avec cette licence de logo, puisque lors des courses automobiles, elle diffuse aussi certaines informations uniquement pour ceux ayant un balayeur d’ondes. À quand le balayeur d’ondes pour amateur ferroviaire, où va diffuser de l’information à l’intention des amateurs?


Performance et sensibilité
Plus un balayeur d’ondes est sensible, plus il pourra capter les signaux faibles. Il pourra donc entendre des conversations de plus loin, et les conversations rapprochées seront plus claires. Chaque médaille a deux côtés, et le mauvais côté ici, c’est que plus le balayeur est sensible, plus il captera de signaux parasites, comme l’interférence et l’intermodulation.


Anciennement, on concevait les radios autour d’un crystal. Le crystal est reconnu pour son oscillation constante, ce qui permettait à la radio de générer une onde avec une fréquence stable. Le crystal agissait comme un métronome en maintenant la cadence. Pour changer de fréquence, il suffisait d’ouvrir la radio et changer le crystal. De nos jours, les crystaux ont été remplacé par de l’électronique, mais qui remplit le même rôle. C’est pourquoi une radio peut émettre sur plusieurs canaux simplement en tournant un bouton. Le crystal (ou son circuit électronique équivalent) maintient les battements réguliers. Or, le balayeur d’ondes, doit pouvoir s’ajuster rapidement à plusieurs battements différents, puisqu’il doit écouter plusieurs fréquences différentes. C’est cette particularité qui fait qu’un balayeur d’ondes, même de très haut niveau, ne sera jamais aussi performant qu’une radio, en réception. La radio réceptrice est conçue très précisément pour la fréquence qu’elle utilise. Le balayeur d’ondes doit pouvoir s’adapter à toutes les fréquences. Pour parvenir à syntoniser une fréquence, la circuiterie du balayeur doit reproduire une imitation du battement de celle de la radio réceptrice pour la même fréquence.

Le graphique suivant montre la tolérance d’une radio réceptrice conçue pour communiquer sur la fréquence de 161.415 Mhz. La ligne rouge, montre l’imitation produite par le balayeur d’ondes. On peut voir que le balayeur d’ondes va ramasser plus d’ondes parasitaires que la radio, en vert. Sa sensibilité est plus large, donc moins précise. Lorsque le balayeur d’ondes balaie, il déplace horizontalement la cloche du graphique. Le graphique ci-bas nous montre un balayeur qui a « accroché » juste à côté de la fréquence réelle. Ce phénomène explique pourquoi, alors que vous êtes à côté d’une radio conçue pour écouter le même canal que vous, vous entendrez moins bien la conversation.

dwell


Les systèmes d’antennes
Vous pouvez vous procurez le meilleur balayeur d’ondes au monde, si vous n’avez pas une bonne antenne, les performances de votre appareils resteront médiocres. Généralement, l’antenne qui vient avec votre appareil n’est pas une bonne antenne. Elle offre des performances très ordinaires, sans plus. L’antenne compte pour environs 40% de la performance d’un balayeur d’ondes, le reste venant de la conception de l’appareil et du lieu d’écoute (montagne, etc.)


Les antennes viennent en plusieurs types et grandeurs. Nous allons en voir deux : les omnidirectionnelles et les Yagi.


omniLes antennes omnidirectionnelle ont la propriété de capter les ondes venant de toutes les directions. Ce sont les antennes préférées pour les balayeurs d’ondes. Les antennes de base couvrent une large gamme de fréquence. Pour qu’une antenne capte de façon optimale une onde, elle doit avoir la même longueur que l’onde. Pour la bande de 2 mètres, l’antenne devrait donc mesurer 2 mètres. Ce qui n’est pas très pratique. Les expériences scientifiques ont permis de démontrer que les antennes ayant ½ de la longueur d’ondes,  5/8 de la longueur d’ondes, ou ¼ de la longueur (appelées antenne quart d’ondes) ont des performances assez similaires à celles qui sont pleine longueur. Donc, pour capter la bande de deux mètres, une antenne mesurant 50 cm Un quart de deux mètres) donnera un bon rendement.


Si votre balayeur peut capter les ondes de 0.1 Mhz à 3000 Mhz, vous aurez compris que vous devrez avoir plusieurs antennes, que vous changerez selon la bande à écouter, si vous désirez avoir des performances supérieures. Pour les amateurs ferroviaires, nous avons établit que la bande à écouter va de 159 Mhz à 161 Mhz. On peut se fabriquer (ou faire fabriquer) une antenne qui sera optimisée spécialement pour cette bande de fréquence. Ou on peut se procurer une antenne pour la bande amateur (144 Mhz à 148 Mhz), qui est très près.


omniEn plus d’optimiser les performances de réception de votre appareil, une antenne calibrée pour la bande de fréquence exacte que vous voulez écouter aura un autre avantage : si l’antenne est plus sensible aux fréquences de la bande ferroviaire, c’est qu’elle moins sensibles aux autres fréquences. Elle va donc rejeter naturellement les intermodulations et autres parasites que vous ne voulez pas entendre. Ce qui n’est évidemment pas le cas des antennes « multi-bandes », ou tout usage (dont celle livrée avec votre appareil).


Une dernière note sur les antennes omnidirectionnelles. On observe parfois de petits renflements sur l’antenne. Ces renflements contiennent des bobines ou des résistances, et servent à simuler une longueur d’antenne différente. On les retrouve surtout sur les antennes multi-bandes.


Les antennes Yagi se reconnaissent facilement à leur look de grand peigne. Le plus grand élément (en bleu sur le dessin), c’est le réflecteur. Cet élément ne transmet rien. Son rôle est de faire réfléchir vers l’avant les ondes émises par l’antenne. Si l’antenne est en réception, son rôle est d’empêcher que des ondes arrivant par l’arrière puissent se rendre à l’antenne. Le second élément (en rouge) est l’élément radiant, ou l’antenne en tant que tel. C’est de là que dont émises les ondes, et c’est le seul élément sensible en réception. Le câble de l’antenne est branché à cet élément. Les autres éléments (en vert), dont le nombre est variable à chaque modèle, sont les éléments directeurs. Leur rôle est de diriger et concentrer les ondes qui sortent ou entrent dans l’antenne.

yagi


Avec le rôle des éléments directeurs, vous aurez compris que les antennes Yagi sont des antennes directionnelles. Elles ne peuvent écouter que dans une seule direction. Plus il y a d’éléments directeurs en avant de l’antenne, plus le faisceau est petit. Et plus il est petit, plus il entend loin. C’est l’équivalent de se mettre un cornet sur l’oreille pour concentrer les ondes sonores.


Les antennes Yagi sont très utilisées par les chemins de fer, car elles nécessitent moins de puissance pour transmettre sur une plus grande distance. On s’en sert notamment pour les communications de données, puisque que les radios émettrices et réceptrices ne bougent pas.


dipoleLes chemins de fer emploient souvent une antenne dipôle recourbée, parfois à deux éléments, pour leurs communications vocales. Ce type d’antenne à la propriété d’être très performant sur toute la bande de fréquence pour lequel il est calibré. Une antenne de ce type calibrée pour les fréquences ferroviaires aura des performances égales de 159 Mhz à 162 Mhz. Elles ne sont pas aussi omnidirectionnelles que les antennes de type fouet, mais leur rayon d’action est quand même très large. Si on veut se transmettre sur plusieurs fréquences dans une direction très précise, on utilisera une antenne dipôle monté à même une antenne Yagi.
Donc, l’antenne Yagi offrent probablement les meilleures performances, mais a un problème de taille : elle doit viser la radio émettrice. Autrement, ses performances seront bien deçà d’une antenne omnidirectionnelle. S’il s’agit d’un train en mouvement, oubliez cela.

dipole


Les décibels.
La sensibilité des antennes s’exprime en décibels. Dans certaines brochures, vous verrez la mention dBi, qui signifie « décibel isotrope ». Un mot bien savant pour simplement dire « antenne de référence ». Cette antenne de référence n’existe pas. Elle est fictive. C’est le résultat d’un calcul mathématique. Donc, ne vous laissez pas impressionner par le « i » de dBi.


Plus il y a de décibels (dB), plus l’antenne sera sensible. La sensibilité varie de manière logarithmique à chaque 3 dB de gain. Une antenne de 3dB de gain est donc 2 fois plus sensible en réception (et deux fois plus puissante en émission) qu’une antenne qui a 0 dB de gain. À 6 dB, elle est 4 fois plus sensible. À 10 dB, notre antenne est 10 fois plus sensible, à 12 dB elle est 16 fois plus sensible, etc. Si vous mettez la main sur antenne de 30 dB, la sensibilité est de 1000 fois supérieure à notre antenne isotrope de référence.


Il est donc normal de vouloir une antenne avec le plus de sensibilité possible. Encore une fois, il faut aller voir l’autre côté de la médaille : une antenne plus sensible aux signaux recherchés l’est aussi aux parasites. C’est ici qu’entre ne ligne de compte la qualité de votre balayeur, qui filtrera ces parasites indésirables.


cableFinalement, terminons ce chapitre sur les antennes en parlant un peu des câbles. Le câblage, et particulièrement les connecteurs, sont une grande source de perte entre l’antenne et le balayeur. Il existe plusieurs câbles, de plusieurs calibres, et dans une gamme de prix très large. De façon générale, la meilleure installation est celle faite sur mesure. Que ce soit dans votre auto ou votre maison, faites-vous conseiller un câble par votre vendeur d’antenne. Achetez-le en vrac, avec la plus courte longueur possible. Le plus court sera le fil, le moins de perte il y aura. N’oubliez que vous devez vous procurer un câble avec un bon blindage, pour ne pas que le câble lui-même devienne une antenne qui capte les parasites.


Les connecteurs existent en plusieurs saveurs eux-aussi. En aucun cas, ne faites du « raboutage », c'est-à-dire mettre plusieurs adapteurs différents pour venir à connecter votre câble à votre antenne ou votre balayeur. Les connecteurs sont la plus grande perte dans le système, car le contact mécanique n’est jamais optimal.

Dépenser 50$ pour un bon câble et y ajouter 3 adapteurs, un à la suite de l’autre, c’est mettre son argent directement dans le foyer. La solution idéale est pourtant simple : procurer-vous le bon connecteur. Puisque vous avez acheté du câble en vrac, vous pourrez installer directement le bon connecteur sur votre câble. Ce type d’installation ne requiert aucun outil spécialisé, si ce n’est qu’un fer à souder ordinaire. Selon votre connecteur, vous trouverez facilement les méthodes d’installation sur le net.


Si vous n’avez pas l’âme d’un bricoleur, informez-vous à votre club de radioamateur local. Ces gens sont aussi passionnés d’ondes et de radio que nous le sommes des trains. Ils se feront plus qu’un plaisir de vous aider à choisir la bonne antenne, le bon câble et les bons connecteurs. Et souvent, un membre pourra se porter volontaire pour vous donner un coup de main dans votre installation.


L’intermodulation, l’interférence et les parasites.
Vous êtes en train de balayer les ondes, quand soudain, un bruit venant de la planète Mars envahit votre haut-parleur. Ce bruit est inintelligible. Ce ne sont pas des données, ni de la voix. C’est un grichement incompréhensible. Il s’agit souvent d’intermodulations, ou d’interférences.


Revenons au début de cet article. Souvenez-vous que l’addition de deux ondes donne une troisième onde. C’est ça, l’intermodulation. La rencontre de deux ondes porteuses qui s’additionnent en chemin.  Les ondes à l’origine de cette troisième onde sont certainement très en dehors du spectre des fréquences ferroviaires. Il peut s’agir par exemple de la fréquence son de la télévision deRadio-Canada qui s’ajoute à une balise maritime sur le fleuve pas très loin. Il y a des milliers de fréquences en service, et donc, des milliers d’intermodulations. De plus, l’onde de l’intermodulation peut elle-même s’ajouter à une autre fréquence, ce qui va donner lieu à une nouvelle intermodulation, et ainsi de suite.


Quand une de ces intermodulations arrive à votre balayeur tout près d’une fréquence mise en mémoire (si vous balayez avec la méthode des mémoires), le balayeur va s’arrêter sur cette fréquence, croyant affaire à une réelle onde porteuse. Mais comme il n’y pas de d’onde de modulation (l'onde qui transporte la voix), vous entendez ce grichement martien.


Ce phénomène est particulièrement fréquent dans les grands centres, où la concentration d’émetteurs est très forte. Heureusement, l’intermodulation est toujours beaucoup plus faible que les ondes porteuses. Les balayeurs de qualité vont réussir à filtrer cette onde qui est très irrégulière. Si on est dans des conditions trop favorables aux intermodulations, comme au centre-ville de Montréal par exemple, où les édifices emprisonnent les ondes et les concentrent, on doit donner un coup de pouce au balayeur en utilisant son atténuateur.


L’atténuateur est un dispositif qui réduit volontairement la sensibilité de votre appareil. Il varie d’un modèle à l’autre, mais est généralement de -20 dB. Sur les modèles haut de gamme, il est ajustable. Ironiquement, on essaie d’avoir l’installation la plus performante, mais il arrive qu’on doive temporairement désensibiliser son système. Ainsi, les intermodulations ne seront plus captées, mais uniquement les ondes porteuses, qui sont beaucoup plus fortes.


L’atténuateur peut parfois vous être utile, même en pleine campagne. Les conditions de propagation des ondes changent à chaque heure de la journée, et son particulièrement bonnes au lever et au coucher du soleil. Dans ce cas, il peut se produire deux phénomènes. Si vous êtes chanceux, vous allez pouvoir entendre des communications ferroviaires de beaucoup plus loin que d’habitude. Mon record, c’est au sommet de Jay Peak, dans le Vermont, où j’ai entendu à l’aide d’un balayeur munit d’une antenne en caoutchouc (la pire qui soit!) une conversation dans la cour de triage Taschereau à Montréal, immédiatement suivi d’une conversation dans la cour de triage de Joffre, près de Québec. Plus de 300 km me séparait de ces deux lieux, eux-mêmes à plus de 300 km de distance.


Si vous êtes moins chanceux, cette grande propagation va aussi permettre aux ondes intermodulés de se rendre jusqu’à votre installation, et donc vous faire entendre ces gribouillis sonores. Les conditions optimales de propagation ne durent rarement plus que 30 minutes.


L’interférence est un autre phénomène qui cause des maux de têtes à ceux qui télécommuniquent. Il s’agit dans ce cas d’un autre émetteur qui émet sur la même fréquence, ou trop proche, en même temps. Souvent, c’est involontaire. Une radio défectueuse ou mal calibrée peut cause de l’interférence. Sur le canal d’attente du CN (canal 01), une cause fréquente d’interférence est les automates vocaux, comme les détecteurs de chaude, qui transmettent des messages de façon autonome. Ces appareils ne sont pas pourvus d’un mécanisme qui écoute le canal pour voir s’il est libre avant de transmettre. Il arrive donc que si une conversation a lieu sur le canal 01 en même, il y aura interférence entre les deux communications.  L’interférence peut aussi venir d’une source émettrice d’ondes autre qu’une radio. Un four micro-ondes dans la même maison où est situé votre balayeur, par exemple. Dans le cas de l’interférence, le problème se résorbe généralement par lui-même dès qu’un des deux émetteurs cesse d’émettre. Et sur votre balayeur, vous n’entendrez que la fréquence la plus puissante, mais avec un battement ou une diminution de l’intensité lorsque l’interférence se produit. Les parasites sont aussi une sorte d’interférence.


Qu’est-ce qu’on entend sur un balayeur?
Nous en avons parlé tout au court de l’article. En résumé, disons que lorsqu’on balaie les ondes ferroviaires, on peut entendre :


  • Le CCF donner des instructions à un train sur une manœuvre à faire;

  • Le CCF informer un train sur le trafic des alentours;

  • Le CCF donner une feuille de libération à un train. Les informations contenues sur la feuille de libération vont vous donner une idée très précise du passage d’un train à un endroit;

  • Un automate vocale, comme un détecteur de boîte chaude, qui se déclenche au passage d’un train;

  • Le CCF donner un permis d’occupation de la voie à un contremaître pour faire de l’entretien ou de l’inspection sur une portion de voie;

  • Un train nommer l’aspect du signal devant lui, vous indiquant du même coup sa localisation;
    Suivre en direct les opérations d’un triage;

  • Suivre en direct une situation inhabituelle, comme un problème de signalisation, un accident, un déraillement, une anomalie sur un train (rupture d’attelage), etc.


Note : pour en savoir plus sur les feuilles de libération, les permis d’occupation de la voie et les détecteurs de boîte chaude, référez-vous au site regle105.quebectrain.com.


L’écoute des conversations ferroviaires demande une certaine habitude. Plus vous en écouterez, plus vous serez familier avec le jargon, et les habitudes de la région. Les horaires des trains, les manœuvres, et autres aspects de l’exploitation ferroviaire n’auront bientôt plus de secret pour vous!


Dans certains cas, il arrive que vous n’entendiez qu’une partie de la conversation. C’est normal. La plupart du temps, ce sera le CCF. C’est que les radios des trains (radio mobile), ceux des contremaîtres (radio mobile) et ceux des membres de l’équipe de train (radio portatif) sont nettement moins puissant que la tour de transmission qu’utilise le CCF. De plus, si vous êtes à l’opposé de la tour par rapport au train, vous êtes beaucoup trop éloigné du train pour entendre son intervention sur les ondes. En général, ça ne cause pas trop de problème, puisque les cheminots professionnels répètent l’information entendu afin de s’assurer de la bonne transmission.

Dans le dessin suivant, le rayonnement de la tour apparaît en rouge, alors que celui du train apparaît en bleu. Seul celui de la tour se rend au balayeur. Par contre, la tour et le train peuvent communiquer ensemble, étant chacun dans le rayonnement de l'autre.

rayonnement


Équipement de fin de train et ATCS
Il existe aussi des communications spécialisées dans le monde ferroviaire. L’équipement de fin de train (EOT, FRED ou TIBS) communique par ondes radio avec la locomotive. On peut capter ce signal avec un balayeur d’ondes. Cependant, il ne s’agit pas de voix, mais de données de télémétrie sur l’état de la conduite générale à l’arrière du train, sa vitesse et la charge de la batterie. Vous entendrez alors un son ressemblant à un télécopieur. Les appareils de fin de train émettent à très basse puissance. Leur signal peut difficilement être capté au-delà de deux kilomètres. Donc, si vous balayez cette fréquence (qui est la même pour tous les trains en Amérique du Nord, soit 457.9375 Mhz) et que vous entendez des données, c’est qu’un train est dans les parages.
Le système de signalisation de certaines subdivisions communique aussi par ondes. On appelle ce système l’ATCS. Pour en savoir plus sur l’ATCS et les équipements de fin de train, consultez le site regle105.quebectrain.com.


Les ondes et la Loi
Vous lisez depuis plusieurs minutes sur les façons d’écouter, voire espionner les conversations des employés ferroviaires. Mais est-ce légal tout ça? La réponse est simple : oui. Au Canada, la loi est claire : l’écoute des conversations hertziennes est légale, peu importe sa nature. Ça inclus les téléphones cellulaires. Mais attention : aux États-Unis, il est illégale d’écouter la téléphonie cellulaire. Pour le Canada, il n’y a qu’une seule exception : les fréquences militaires. Il est strictement interdit de les écouter. De toute manière, les balayeurs commerciaux ne peuvent les capter.


Par contre, il y a deux mises en garde. Si l’écoute des conversations sur les ondes est légale, leur retransmission est totalement interdite. En aucun temps vous ne pouvez révéler le contenu d’une conversation entendu sur les ondes à des fins illicites ou commerciale. Les conversations de nature privée, comme la téléphonie cellulaire sont encore plus restreintes.

D'autre part, il est interdit de décocer une fréquence codée numériquement, comme celles de la police, ou les services de téléphonies numériques. On peut capter les ondes, mais pas les décoder.

Sur ce, bonne écoute!