Selon les souvenirs qui me restent de ce que j'ai appris de la signalisation durant mes premières années à la SNCF (avant de bifurquer vers le service télécom de cette grande maison), le carré n'a effectivement pas vocation à protéger un PN.
- Le sémaphore sert à empêcher les collisions par "rattrapage" de 2 trains de même sens. Sur les voies uniques, il empêche également le "nez à nez" de 2 trains de sens opposé.
- Le carré sert à empêcher les autres risques de collisions entre 2 trains (itinéraires séquents, prise en écharpe, nez à nez dans les zones de gare et voies banalisées,...) ou de déraillement (aiguillage mal positionné, lames d'aiguilles mal appliquées, etc)
En règle générale, un PN n'a d'ailleurs pas à être protégé : les conditions de son implantation et les automatismes (lorsqu'il y en a *) qui le font fonctionner suffisent à assurer la sécurité.
* il existe des PN sans automatisme, qui reposent sur le respect par les véhicules routiers d'une simple pancarte "stop".
Evidemment, il y a des règles d'implantation qui définissent le type d'équipement à installer. Parmi les critères pris en compte il y a le "moment de circulation", égal au produit du nombre de trains et du nombre de véhicules routiers par jour. La visibilité des 2 cotés et la vitesse maxi autorisée sur la ligne sont également des critères déterminants. On ne pourra mettre qu'un simple "stop" si on a à la fois un faible moment de circulation, une bonne visibilité et une faible vitesse de la ligne.
Le fait qu'un PN automatique dispose de simples feux, ou de feux + 1/2 barrières, est la conséquence de l'application des règles d'installation en fonction de ces critères, et ne suppose pas une protection quelconque par un signal.
Il y a néanmoins des cas où un signal joue un rôle dans l'exploitation d'un PN.
Par exemple :
- il y a parfois un "guidon d'arrêt" pour empêcher un train qui manœuvre d'engager intempestivement un PN.
- Lorsqu'un PN est tout proche d'une gare, et que celle-ci dispose de carrés en sortie du faisceau coté PN, le système automatique d'annonce du PN peut être rendu inopérant tant que ces carrés sont fermés, afin de ne pas fermer inutilement le PN alors qu'aucun train ne peut partir (c'est ce qu'on appelle "rétention d'annonce par carré fermé")
- Il y a le cas des PN à FC (Franchissement Conditionnel). Ces PN sont implantés exclusivement sur des petites lignes (lignes à trafic restreint), pour des raisons économiques. En effet, un mécanisme de PN "de sécurité", pour lequel la probabilité d'un dysfonctionnement contraire à la sécurité est extrêmement faible, coûte très cher. L'idée est donc venue d'utiliser sur des lignes à faible trafic et très faible vitesse un mécanisme industriel standard économique type "barrière d'usine", et d'assurer la sécurité par asservissement d'un signal ferroviaire à la position des barrières. Sur ce type de PN, le train ne peut passer que lorsque les barrières sont effectivement fermées. Le signal en question n'est pas un carré (qui nécessiterait d'ailleurs un avertissement en amont), mais 2 feux verts montés sur un poteau béton. Les feux sont normalement éteints (le train doit s'arrêter), et ne s'allument que lorsque les barrières sont bien fermées