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RÉSUMÉ
Après un rappel sur la cinématique du freinage et les différentes grandeurs entrant en jeu dans le processus (efforts, énergie, puissance), le présent article met l'accent sur les méthodes permettant la définition et la détermination des performances de freinage d'un convoi ferroviaire, ainsi que les paramètres caractérisant ces performances. Il donne enfin un aperçu des niveaux de performances obtenus en freinage pour les différentes catégories de convois ferroviaires.
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Florent BRISOU : Ingénieur ENSEM - Senior Technical Expert Systèmes de freinage – ALSTOM Transport (France)
INTRODUCTION
La première des tâches de l'ingénieur freiniste ferroviaire est de dimensionner le système de freinage d'un véhicule ou convoi. Ce dimension- nement doit prendre en compte plusieurs contraintes :
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les contraintes propres aux capacités mécaniques et thermiques des organes de freinage du véhicule, le nombre et les dimensions de ceux-ci étant en partie conditionnés par l'encombrement disponible dans les bogies des véhicules ;
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l'adhérence entre roue et rail, qui est l'une des principales contraintes spécifique au système ferroviaire ;
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les systèmes de signalisation, qui assurent l'espacement des trains sur les lignes sur lesquelles les véhicules seront exploités, sachant que l'interopérabilité entre pays implique, de plus en plus, la prise en compte de systèmes de signalisation très différents, en attendant une généralisation du système ERTMS (European Railway Traffic and Management System). Ceux-ci définissent directement la performance de freinage à atteindre.
Si le freinage ferroviaire fait appel aux principes mathématiques et physiques généraux, ces particularités ont nécessité la mise en place de méthodes particulières permettant de caractériser ces performances.
Après avoir rappelé les principes cinématiques du freinage et les différentes grandeurs mises en jeu dans le processus du freinage, nous reviendrons sur les différentes méthodes utilisées pour déterminer les performances de freinage d'un train, ainsi que sur les paramètres permettant de caractériser ces performances.
Enfin, nous donnerons un aperçu des performances de freinage observées pour les différentes catégories de convois ferroviaires (tramways, métros, trains de voyageurs et fret).
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3. Conclusion
La spécificité du système ferroviaire en termes d'exploitation – en particulier l'importante synergie entre le convoi et l'infrastructure (et plus précisément la signalisation régissant l'espacement des trains) – implique la définition de méthodes et paramètres particuliers permettant la caractérisation des performances de freinage de chaque convoi quelles que soient les conditions d'exploitation, méthodes et paramètres devant par ailleurs être acceptés par l'ensemble des exploitants comme des gestionnaires d'infrastructures de manière à faciliter l'interopérabilité des véhicules.
L'observation rigoureuse de ces méthodes permet donc au concepteur des véhicules de prendre en compte l'ensemble des contraintes qui lui permettront ensuite de réaliser un dimensionnement cohérent et optimisé du système de freinage du véhicule.
Ces méthodes permettent également à chaque opérateur de déterminer les performances de freinage d'un convoi, et d'en déduire les caractéristiques de sa marche en fonction des caractéristiques de l'infrastructure. De la même manière, le gestionnaire d'infrastructure pourra, par ce biais, définir les limitations d'exploitation (vitesse, charge remorquée) de chaque type de convoi en fonction des caractéristiques de chaque ligne (pente, armement de la voie, signalisation, etc.).
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Applications ferroviaires – Freinage – Vocabulaire générique - EN14478 -
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Applications ferroviaires – Méthodes de calcul des distances d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation – Partie 1 : algorithmes généraux utilisant le calcul par valeur moyennes pour les trains et véhicules isolés - EN14531-1 -
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Applications ferroviaires – Méthodes de calcul des distances d'arrêt, de ralentissement et d'immobilisation – Partie 2 : calculs pas-à-pas pour les trains et véhicules isolés - EN14531-2 -
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Freins – Performances de freinage - UIC 544-1 -
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Conditions à remplir par le frein dynamique des locomotives et motrices pour pouvoir tenir compte de son effort dans le calcul du poids-frein - UIC 544-2 -
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