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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 :
-
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 ;
-
l'adhérence entre roue et rail, qui est l'une des principales contraintes spécifique au système ferroviaire ;
-
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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2. Performances de freinage
2.1 Caractérisation des performances de freinage : méthode générale
Dans la plupart des cas, les performances de freinage d'un véhicule ou d'un convoi sont caractérisées par trois paramètres :
-
le temps de réaction du système de freinage ;
-
la performance de freinage elle-même : distance d'arrêt ou décélération ;
-
le jerk, caractérisant le confort.
2.1.1 Temps de réaction du système de freinage
Comme tout système physique, le système de freinage ne répond pas instantanément aux sollicitations auxquelles il est soumis. Par ailleurs, le système de freinage doit présenter des temps de réaction compatibles avec le confort des voyageurs et l'intégrité des marchandises transportés.
Les temps de réaction d'un système de freinage se définissent de la manière suivante.
HAUT DE PAGE
Encore appelé temps de retard, le temps mort correspond au délai entre l'émission de l'ordre de freinage et le début effectif de variation de la décélération. Par convention, il est mesuré entre le moment où l'ordre de freinage est émis et le moment où la décélération instantanée du véhicule atteint 10 % de sa valeur établie. Il est désigné par t 10 .
HAUT DE PAGE
Le temps de réponse correspond au délai d'établissement de la décélération instantanée. Par convention, il est mesuré entre le moment où l'ordre de freinage est émis et le moment où la décélération instantanée du véhicule atteint 90 % de sa valeur établie. Il est désigné par t 90 .
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BIBLIOGRAPHIE
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Applications ferroviaires – Freinage – Vocabulaire générique - EN14478 -
-
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 -
-
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 -
-
Freins – Performances de freinage - UIC 544-1 -
-
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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