VITESSE

f 030 — La vitesse est reliée au débit par la formule (3)

Il est bon qu'elle ne varie pas entre des limites très étendues. La valeur la plus convenable parait être 0",60 ; et Ton ne doit pas dépasser 1",20 par seconde. Trop faible, cette vitesse ne déterminerait pas un entraînement certain des mauvais gaz. Trop grande, elle tend à faire sortir la flamme des lampes de leur treillis protecteur, à soulever les poussières, et à nuire aux hommes en transpiration.

Lorsque le débit q a été déterminé directement par les nécessités de Taérage, on dispose de la section des galeries pour restreindre, d'après l'équation (17), la vitesse au-dessous du maximum qu'elle ne doit pas dépasser. On voit quelle variera en raison inverse du carré des dimensions de la galerie, si Ton amplifie homothétiquement la section.

11^31 — Il est très nécessaire de ne pas oublier que la masse fluide ne s'avance pas en réalité tout d'une pièce, comme nous l'avons supposé pour simplifier les raisonnements précédents. Elle chemine, en quelque sorte, par tubes concentriques. En d'autres termes, la vitesse n'a pas la même valeur dans tous les points de la section; et Ton peut répartir l'étendue de cette dernière en

(') C'est ainsi que la moyenne des orifices équivalents s'est élevée en Belgique, dans l'espace de 25 ans, de 0-»,57 à 0-«,80.

•Fig. W5. Courbes d'égale vitesse.

courbes telles, que, pour tous les points de chacune d'elles, cette vitesse garde une valeur uniforme, variable de Tune à l'autre.

Des observations directes ont été faites par MM. Aguillon, Fumât et Murgue (') pour déterminer ces courbes d'égale vitesse. Les figures 645 à 650 en représentent un certain nombre de types.

Pour faciliter les jaugeages, M. Schondorf a cherché s'il exisle, au milieu de cette variation, un point constant, qui ail

pour vitesse la moyenne

> -.^^r.z 1 1 iii^i déterminée par Téqua-

tion (2); de telle sorte que le débit puisse s'évaluer à l'aide d'une seule mesure tachomélriquc prise en ce point. Il a cru pouvoir énoncer la règle suivante, qui remplit ce but d'une manière équivalente (*) : Dans une section rectangulaire, la vitesse moyenne est

le produit de celle que Von aurait observée au centre du rectangle, par les coefficients 0,75 ; 0,80 ; 0,85 ; suivant que la galerie est boisée^ unie ou maçonnée.

{») BulL min., 2% VU. 738. — Aguillon, Pièces annejtéet aux procès-Terbaux de la Commitsion du grisou, 2* fascic, p. 129.

Fig. 647. Courbes d'égale tilesse. (t^ Zeittchri/Ï BHSy XXIV, 120.

Fig. 6i6. Courbes d'égale vitesse.

VEMIUTION DES MISKS.

Les expériences de M. Murgue n'ont pas si^nibli? justiiicr cet énoncé. Elles lui ont toutefois permis de procurer une faciiil.' anu-

Fig. eig. Courbes d'égile titcaie.

Fig. 6t9. CoDrbes d'égile vileuc.

loguc pour le jaugeage, en formulant le tliéoréine suivant : Quand le débit vient à varier, toutes les vitesses (lugmcntenl proportionnellement dans une même section , quelle quelle soit Dl cette manière, si, pai une étude faite à loisli en un grand nombre de points d une certaine section , on arme h déterminer avec piecision l'emplacement de la moyenne il sufGra, en tous temps, dy effectuer une mesure unique, ' """ "^

^ Fis. 650. Courbes d'Égale vitease.

en un point toujours le même, pour apprécier les variations que subit celte moyenne.

108S — On ne devra pas oublier, quand on évjiliie a priori l'aire de ta section capable de maintenir la vitesse entre des liinilcs données, que ce n'est pas seulement à la moyenne qu'il convient

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AÉMGE.

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de s'attacher pour les considérations de prudence, mais surtout au maximum. C'est lui qui constitue la véritable caractéristique du danger à l'égard des lanvpes.

Ces considérations prennent surtout de la gravité dans les retours d'air, toujours plus contaminés que les autres galeries. On peut les considérer comme déjà périlleux à 2 ou 5 Vo de grisou, proportion qu'il n'y faut dépasser sous aucun prétexte.

Celte même préoccupation doit encore régler la distance à laquelle le remblai suivra le front de taille. Il est bon, à la vérité, de réduire autant que possible cette distance, au point de vue du soutènement ; mais il importe, d'un autre côté, d'éviter soigneusement l'étranglement, qui aurait pour effet d'augmenter abusivement la vitesse, précisément sur le point où se trouvent les lampes, où l'on lire les coups de mine, et où se dégage le grisou.

On doit, pour le même motif, proscrire encore plus strictement les accumulations de charbon au front de taille, car ils produiraient le môme inconvénient, sans aucune compensation utile.

1 033 — L'irrégularité de la répartition des vitesses, accusée par les diagrammes, que Ton voit se dénaturer complètement quand on passe d'une section à une autre très rapprochée, mais différente de forme, tend à souligner l'importance de soigner les parois en y évitant les anfractuosités ; puisqu'on ne peut compter, pour les laver, que sur une vitesse très réduite, et non sur la valeur moyenne, encore moins sur le maximum. C'est pourtant sur ce dernier que l'on se repose souvent, car c'est lui qui se manifeste le plus directement par la sensation de fraîcheur au visage, par l'inclinaison de la flamme, ou par les mesures tachomé- Iriques, si l'on n'apporte pas, dans ces évaluations, toutes les précautions dont nous avons parlé, afin qu'elles fournissent une véritable moyenne.

Remarquons également, avec M. Lechatelier, qu'il se produit, derrière ces anfractuosités, des remous que le courant en détache souvent, et qu'il emporte alors avec lui dans sa translation d'ensemble, comme on l'observe facilement dans le lit des rivières, en aval des piles de ponts, ou encore au milieu des coups de vent qui

soulèvent la poussière du sol. Or, si nous désignons par u la vitesse de gyration à la circonférence, et par v celle de la translation, la vitesse absolue sera, d'un côté du tourbillon ainsi entraîné v 4- 1/, et de l'autre v — w. L'écart 2m de ces deux valeurs constitue une quantité très appréciable, dont il y a lieu de tenir compte, pour les effets que l'on peut ledouter d'une trop grande vitesse.

J'appellerai enfin l'attention sur cette circonstance, que le mouvement des véhicules peut apporter des perturbations analogues. On en remarque par exemple à Montranibert et à la Béraudière, dans les régions voisines des puits jumeaux pour lesquels la cage, bien que munie d'un plancher à claires-voies, fait, dans une certaine mesure, l'effet d'un piston (n*" 813). Il en est de même de la galerie des locomotives de Cessons (*), où l'on voit le volume d'air varier d'un dixième, suivant le sens de la marche des trains (•).

APPAREILS DE HESIJIIE

t034 — Anémomètres. — Il est extrêmement essentiel de pouvoir se procurer avec facilité les valeure des trois données fondamentales qui viennent de nous occuper : le volume, la dépression, la vitesse. Elles se réduisent, au fond, à deux, d'après l'équation (3) qui ramène l'évaluation du volume à celle de la vitesse. De là, en réalité, deux classes d'appareils : les anémomètres j destinés aux mesures tachométriques, et les manomètres, à l'appréciation de la dépression.

Il ne faudra pas perdre de vue que pour obtenir de ces instruments un bon service, on les devra choisir à la fois simples et robustes, en sacrifiant, au besoin, une partie de la précision, à l'impossibilité pratique de transporter des organes trop fragiles au milieu des difficultés de la circulation souterraine, et de les con-

(1) Tome I, p. 706.

0 BuU, min., 2-, VU, 748.

fier souvent à des mains plus habituées aux travaux de force, qu'au maniement d'appareils délicats (*).

f 035 — Pour mesurer la vitesse d'un courant d'air, on peut avoir recours à deux moyens principaux.

Le premier est analogue au flotteur, qu'on lance sur un cours d'eau de mouvement uniforme. En mesurant la longueur parcourue par ce flotteur, et le temps écoulé entre ses passages aux deux extrémités de ce trajet, on détermine, par le quotient de ces deux éléments, la vitesse du parcours. Lorsqu'il s'agit d'un courant d'air, on emploie comme flotteur une substance odorante, qui avertit très nettement de son arrivée. On a proposé, à cet égard, des ampoules d'éther préparées à l'avance. En brisant l'une d'elles sur une pelle avec un marteau à la slation d'amont, on informe, par le bruit, le stationnaire d'aval de l'instant du départ. Il observe dès lors une montre à secondes, jusqu'à l'arrivée de la bulle odorante. On emploie, plus simplement encore, la combustion de la poudre, si la mine est exempte de grisou. On en allume une petite quantité sur une pelle, et sa déflagration sert de signal à l'observateur d'aval. On peut aussi avoir recours à l'amadou, dont l'odeur est très caractérisée (*).

1 036 — La seconde méthode consiste dans l'emploi d'appareils tachométriques proprement dits. Outre que certains d'entre eux permettent d'atteindre un degré de précision très supérieur à celui que fournit le moyen précédent, ils présentent cet avantage que l'on peut ainsi mesurer la vitesse en divers points de la section (n* 1051).

Ces appareils, quels qu'ils soient, auront .toujours besoin d'un tarage qui permette d'interpréter, pour en déduire la valeur numérique de la vitesse en mètres par seconde, les indications concrètes qu'ils fournissent : angles, nombres de tours, poids, dénivellations

(*) liapport de M. Aguillon à la Commission du grisou sur les appareils de contrôle et de surveillance de laérage des mines {AnnaUê, 7% XX, 24«). — Bapport de NV. Dia et Durant {Hev, univ, d. m. et u,, XL, 272).

(*) Mui-gue {Bull, min., 2«, II, 475).

liquides, etc. Le procédé ordinairement suivi pour cela jusqu'ici, consistait à substituer au mouvement absolu un mouvement relatif, en imprimant à l'appareil une vitesse mesurable dans un air en repos, effectuant la lecture, et enregistrant la vitesse qu'elle représente. Mais une remarque très importante, due à MM. Aguil- Ion, Fumât et Murgue (*), a montré que toutes les anciennes évaluations ainsi obtenues sont trop élevées.

On sait, en effet, depuis du Buat, en ce qui concerne les liquides, qu'il existe une notable inégalité dans le développement de la proue fluide adhérente à un corps solide plongé dans l'eau, suivant que le milieu mobile vient se briser contre cet obstacle fixe, ou que ce dernier fend, en raison de son mouvement propre, un bain stagnant. De cette variabilité, suit naturellement un écart dans la valeur de l'action exercée sur l'obstacle, laquelle forme le point de départ des mesures enregistrées.

Il serait donc désirable que l'on pût graduer directement quelques appareils délicats, dans -des courants de vitesse connue, tels que ceux que l'on détermine, par exemple, au moyen d'aspiraleurs calibrés, à écoulement d'eau s'effectuant sous une charge constante. Ces instruments-étalons serviraient ensuite à former, par comparaison, les échelles des appareils plus ordinaires.

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f 037 — Quant au principe fondamental sur lequel repose la construction de ces anémomètres, on en peut distinguer trois, à savoir : le dérangement de l'équilibre d'un solide, la rotation d'un moulinet, et la dépression d'un liquide.

Le dérangement d'équilibre stable, produit par l'action du courant sur un corps solide, comporte lui-môme deux modes distincts, suivant que la force antagoniste qui maintient ce dernier est la pesanteur ou l'élaeticité.

Le premier système se trouve réalisé dans l'anémomètre de Dickinson (fig. 651). Cet appareil (') consiste en un petit volet très léger, ou une balle de sureau suspendue à un fil, et renouvelée de temps en temps pour éviter qu'elle ne s'alourdisse par l'humi-

(«) Bull, min., 2% VIÎ, 504. — CRM, octobre 1877. !

(«) Œs(erreichiêche Zeil$chrift fur Berg-und Uuttenweten, 1870, p. 18. . .

Fig. 651.

Anéinomélre de Dickinson.

402 ÂÉRÂGE.

dite. Ces corps se tiennent dans une position verticale quand Fair est en repos, et ils s'en écartent plus ou moins suivant la vitesse du courant. On apprécie la. déviation à Taide d'un arc gradué,

que l'on installe lui-même au moyen UêKKBêêêê^ d'un fil à plomb, assez dense pour

^ .^^^^ n'éprouver, en ce qui le concerne,

m^ H "^"^ aucune déviation. L'inconvénient de

^^^^ H cet instrument réside dans sa grande

^^^H instabilité, car les variations de la vi-

■ tesse le maintiennent dans une agita-

tion perpétuelle.

M. l'ingénieur des mines Lechalelier a écarté cette difficulté (*) en employant l'appareil bifilaire, en même temps qu*il amortit les oscillations par Timmersion du pendule dans un bain liquide.

M. l'ingénieur en chef des mines Vicaire (*) a disposé un anémomètre à maxima et à mininia qui, sans avoir pour but de fournir à chaque instant la valeur de la vitesse, indique seulement qu'elle se maintient entre deux limites assignées, ou avertit, par une sonnerie électrique, qu'elle vient d'en sortir. Il se compose d'une palette, dont la tige peut osciller autour d'une arête de suspension. Elle reste collée contre un butoir, tant que la vitesse est supérieure à une certaine valeur, et chavire, au moment où la rapidité devient insuffisante. Un circuit électrique se trouve alors fermé, et fait fonctionner une sonnerie, jusqu'à ce que l'allure redevienne capable de relever la palette.

Quant à l'emploi de l'élasticité comme force antagoniste, M. Lechatelier le fait intervenir au moyen d'une feuille de papier, prise dans une pince verticale, et fléchie par le courant sous un angle que l'on apprécie au moyen d'un arc gradué (*).

('] Lechatelier (Pièces annexées aux procès-verbaux de la Commission du gi'isou, 2* fascic, p. ili).

[*) On peut encore citer, dans cet ordre d'idées, ranémomclre Caweley (John Iledley, Traité pratique de V exploitation des mines de houille^ p. 76).

(^) Lechatelier (Pièces annexées aux procès-verbaux de la Commission du grisou, 2* fascic, p. H7).

VENTIUTION DES HINES. 405

1038 — Les moulinets anémométriques dérivent tous, plus ou moins directement, de celui qui a été imaginé par Woltmann pour les liquides. Combes, le premier {'), l'a transformé en un appareil assez léger et assez délicat pour enregistrer les mouvements de l'air. Un grand nombre d'ingénieurs et de constructeurs l'ont successivement modilié (*). L'un des types le plus employés est l'anémomètre de Biram (fig. 652).

L'organe essentiel dé ces divers mécanismes reproduit, en miniature, la roue des moulins à vent. Sous l'impulsion du courant, l'arbre tournant prend une vitesse croissante, jusqu'à ce qu'il s'établisse un équilibre entre la force motrice, variable avec la vitesse de l'air, et les résistances passives que celte rotation met en jeu. Un compteur sert à totaliser le nombre de tours effectués pendant un intervalle de temps que l'on mesure d'autre part. Il est important de dégager les indications, d'une part, de ia période de mise en train qui s'opère avec une vitesse croissante, et aussi de celle d'arrêt, pendant laquelle l'allure se ralentit progressivement. A cet effet, le compteur est commandé par un embrayage, qui permet de ne le faire entrer en jeu qu'au moment où la vitesse de l'égime est régulièrement établie; on supprime de même, à la fin, sa connexion avec la roue, avant d'arrêter celte dernière.

L'observation a montré que la vitesse v est reliée au nombre de tours n par une formule linéaire :

' dont les constantes a et ^ sont fournies, pouj* cbaquc instrument.

(■) AnnaUi, 3*, XIIE, 105. — CRAf, mars 1t<73.

0 Arson, Bianchi, Buis et Sombart, Buiton, Casartclli, Casella, Davy, Detillez, Kuas, Uardy, Kaltsteniui, Lcslie. Niche), du Houcei, Noria, Neumann, Bobinson, Tan Ecke [CRM, 1S73, mars; 1877. octobre. 3i notenlNre, 10. — Trantaet. ^El, X, 307, SI6, 333, !3S, 33e. — Ponson, Supplém. Il, 1).

ÂÉRÂGE.

par un tarage direct. Les observations ne sont du reste praticables qu'à partir d'un minimum de vitesse qui varie, suivant les soins apportés aux opérations, entre 0",10 et 0'",40 par seconde.

Les anémomètres à moulinet se prêtent moins facilement que ceux de la première catégorie (n* 1037), à mettre rapidement en évidence les variations accidentelles du régime. Leur mode d'action suppose en effet l'influence prolongée d'une vitesse, dont ils ne peuvent accuser que la valeur moyenne. Cette circonstance constitue tantôt un avantage, tantôt un inconvénient, suivant le genre de recherches que l'on a en vue.

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t039 — Le troisième principe consiste dans l'emploi du tube de Venturi, sous la forme perfectionnée d'ajutage convergentdivergent. On sait qu'il se produit dans son étranglement une succion, ou dépression, proportionnelle à la charge motrice, c'est-àdire au carré de la vitesse.

M. Bourdon a eu l'idée très importante (*) de multiplier ces effets dans un rapport, qui pourra être, en théorie, aussi grand qu'on le voudra. Il lui sufQt pour cela d'emboîter plusieurs tubes semblables, et de dimensions décroissantes, les uns dans les autres, de manière que chacun d'eux débouche dans la section d'étranglement de celui qui l'enveloppe (fig. 653). On comprend qu'avec ce

Fig. 633. Batterie d'ajutages convergenis-divei'geDts. Systémo Bourdon.

dispositif, la pression diminue, d'après le principe précédent, au fur et à mesure que l'on remonte, par la pensée, de l'extérieur à l'étranglement du grand tuyau, puis de là dans l'étranglement du second, et enfin dans celui du troisième. Pour des vitesses de l'",50

(*) Bourdon [fiècei armexéeê aux procès-verbaux de la Commission du grisou, 2* lascic, 62;. — Uaton de la Goupiiliére (Bu//. Soc. (Tenc,, 3% IX, 373).

VEMILATIOiN DES JlIiSKS. (05

à 2 mètres et une batterie de trois ajutages, la dépression est de 50 à 40 fois supiVieui-e à celle que fournirait le simple tube de Pitot. M. l'ingénieur des mines Lechatelier a proposé l'emploi de cet appareil dons les mines, et a augmenté encore l'exaclitude de ses indications ('), en inclinant sur l'iiorizon le tuyau dans lequel sëlévc i'cau, dont la dénivellation mesure le degr-é do succion. Ile celle manière, son d.'placenient iilTccle un plus long parcours [lonr nu

miinic clian em nt d i i\ i facile.

M. Murpue s'i'sl sei\i de eet iippurcil centrif[ues, dans les mines ili' liessèges ('). Il a ti'ouvi

('] lechB^fïier {Pièces oiiiirj-i'rs am ]irncfs-M'il.iiii\ de b Comi J-rascic. 14B),

(') Aguillon {IhUlcm, 2- fascic. 134, 1-lfl). — CRM, 18S0, 120.

406 AÉftAGE

se relie à la dénîvellalion h par une ëquatîon de la forme :

r = A -i- Bv^,

dans laquelle les constantes A et It sont fournies par un tarage direct.

Ce ni^me ingénieur a pris également l'organe en question comme base d'un enregistrement continu de la vitesse, et, par suite, du volume d'air envoyé dans les travaux (lig. 654 et 655). In flotteur obéit aux variations de la difTérence de niveau que produit la succion, et porte un style, qui trace un graphique sur un cylindre actionné par un mouvement d'horlogci'ie.

i040 — Manomètres. — Les appareils manométriquos employés dans l'industrie, ou dans les laboratoires, sont aujourd'hui très nombreux, mais tous ne sauraient convenir indistinctement, pour la mesure des faibles dépressions qui caractérisent l'atmosphère des mines.

Je citerai d'abord (') le manomèlre à réglette mobile (fig. 656). L'une des branches du tube en U est effilée et ouverte au jour. L'autre com munique avec l'intérieur, par l'intermédiaire d'un raccord en caoutchouc et d'un tube de cuivre. Pour faciliter la mesure de la dénivellation, l'on peut, à l'aide d'une vis de rappel, monter ou descendre la règle graduée , de manière à faire affleurer son zéro au niveau inférieur, afin de n'avoir qu'une seule lecture à effectuer dans Fin. SK. Hinomèini Ic plan Supérieur. Un petit niveau à bulle permet d'assurer la verticalité de l'appareil. Le manomètre à aiguille de M. Ochwadt (fjg. 657) emploie deux flotteurs, dont la dénivellation fait basculer un levier. Celui-ci commande une roue dentée, qui engrène avec ie pignon d'une

(') iguillon {Piècet anvexéei aux procJs-verbaux de b Coimoistion du Erisou. î-fascic., 145).

VKSTIL4TI0.V liKS HISKS. 407

aiguille équilibrée. Les indications que fournit celle dp-rnièie sonl visibles à distance, ce qui osl avantageux pour le mécanicien du ventilateur.

Le mouchard de Mons perfectionné pai M Touneiu consiste en un flotteui (fig 658) dont le niveau varie avec la dépression du liquide et qui porte un styk mobile devant un cylindre tournant

H Lechateliei a proposé un manomètre a ménisque d'une extraordinaire sensibi litè, destine à apprécier un

millième de millimètre ('). Déjà M. Renou employait, pour i^ le contact précis d'un plan d'eau avec une pointe méinilique, lijeu de lumière que produit la courbure du ménisque subitement formé par la capillarité, à l'instant où l'on arrive à la coïncidence. M. Lecha- Iclier substitue à cette pointe une parcelle de cheveu, qu'il maintient plongée dans l'eau pendant l'intervalle des observations. De plus, il éclaire artiQciellement, et de la manière la plus favorable , le ménisque indicateur. La très grande délicatesse de ce procédé tient -à la disproportion

qui existe entre les dimensions liorizonliilc cl verticale du mùnisque, de telle sorte que la tache nsf facilement appréciable par son diamètre, tandis que la flèche de sa courbure échapperait ;i

(■) PUca annexée» aux proc£»-Tei'l>aux de

toute mesure direcfe. Pour éTaluer la dépression à Taide de cet artifice* on réduit cette mesure à celle du Tolume d'eau qu*il faut enlever, ou ajouter, pour maintenir invariable le niveau dans Tune des branches du manomètre. A cet eflet, on ramène au contact du cheveu la masse liquide, au moyen d'une vis micrométrique , dont l'emploi procure encore un redoublement de précision.

f IMf — Begistres , plans , surveillanis d'aérage. — Les résultais de l'emploi des appareils de mesure sont consignés sur un registre spécial, avec toutes les circonstances qui s*y rapportent.

On y associe la tenue de plans particuliers d'aérage, sur lesquels on figure seulement ceux des élém^^nls de la mine qui se rapportent directement à la ventilation, en ometlant volontairement les antres détails. Ces plans présentent tout le développement du courant, avec ses bifurcations, l'indication des volumes qui passent dans chaque branche, leurs vitesses, leurs sections, les portes, les guichets, remplacement des quartiers grisouteux, les régions déterminées par le règlement pour l'emploi de telle ou telle lampe, les stations de rallumage, etc. 11 est intéressant de les établir, pour l'un au moins d'entre eux, d'après le principe des cartogi^aphes, en donnant aux traits des largeurs proportionnelles aux volumes qui passent dans chaque travée. L'œil en saisit alors l'ensemble avec beaucoup de netteté.

f 042 — On a institué, dans certaines exploitations, un personnel spécial de surveillants d'aérage ou chercheurs de grisou (*). Ces hommes, recrutés avec soin parmi ceux qui ont le plus d'expérience, de sang-froid et de conscience, sont soustraits par la délimitation particulière de leur service, aux préoccupations multiples qui pèsent sur l'esprit du maître mineur, et peuvent avoir pour résultat de détourner son attention. Constamment en mouvement, ils

(«) Celte institution est obligatoire en Belgique (arrtlé royal du i« mars i850). Elle existe aussi en Allemagne avec le wêlUraufseher.

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inspectent les chantiers, et signalent ceux qu'il devient urgent d'évacuer pour un danger actuel, en même temps que les mesures protectrices qu'il convient de prendre, en vue d'invasions plus insidieuses et plus lentes. Il sera bon de les astreindre à laisser une marque matérielle de leur passage en des endroits spéciaux, dans la ronde qu'ils doivent effectuer; notamment aux points d'arrêt que le personnel ne doit pas dépasser, et qui lui sont signalés d'une manière propre à forcer l'attention.

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