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RÉSUMÉ
Tout système de freinage ferroviaire peut se subdiviser en deux grandes fonctions : la commande du freinage, et la production d'effort et dissipation d'énergie. Après un rappel des principales règles de conception de la commande du freinage d'un véhicule ferroviaire, cet article expose l'architecture générale de commande d'un système de freinage ferroviaire telle que définit par les normes européennes actuelles, puis décrit comment cette architecture peut se décliner technologiquement en trois grands systèmes: le frein pneumatique à air comprimé, le frein électropneumatique direct et le frein électrohydraulique. Pour chacun, les principes généraux de fonctionnement, ainsi que les principaux composants et sous-ensembles participant à la commande du freinage de chaque système sont détaillés.
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Florent BRISOU : Ingénieur ENSEM - Senior technical expert systèmes de freinage, ALSTOM Transport (France)
INTRODUCTION
Le transport ferroviaire se distingue par plusieurs spécificités, parmi lesquelles :
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l'objet mobile, à savoir le convoi ferroviaire (ou train), utilise un guidage (la voie ferrée) qui lui impose de circuler entre deux autres convois, lesquels circulent soit dans le même sens que lui (ligne à double voie), soit dans un sens opposé (ligne à voie unique). Sa circulation est donc, sauf cas de conduite dite « à vue » comme pour les réseaux de tramways, régie par des systèmes de signalisation qui vont minimiser à un niveau acceptable le risque de rattrapage ou de collision frontale entre deux trains. Par conséquent, la commande du freinage doit être conçue de manière à présenter un fonctionnement et des performances compatibles avec les exigences des différents systèmes de signalisation rencontrés en exploitation ;
-
l'objet mobile est justement un convoi, c'est-à-dire un assemblage de véhicules qui peuvent être identiques ou très différents. Ce convoi peut mesurer de quelques dizaines de mètres à plusieurs kilomètres de longueur. La commande du freinage doit donc être conçue pour pouvoir assurer un fonctionnement et des performances compatibles avec des longueurs et typologies de convois très différentes ;
-
un convoi ferroviaire peut être composé de véhicules d'origines très différentes en termes de propriétaire, et il est donc important que la commande du freinage réponde à des normes ou spécifications d'interopérabilité, permettant les échanges de véhicules entre trains de différents opérateurs (au sein d'un même pays, ou entre pays).
Nous présentons ici l'architecture générale de la commande d'un système de freinage telle qu'elle est maintenant définie par les normes européennes, et telle qu'elle se présente d'une manière générale partout dans le monde, puis exposons comment cette architecture générale peut se décliner en trois grands types de systèmes de freinage, chacun ayant été développé pour s'adapter à des conditions d'exploitation et des contraintes d'interopérabilité différentes.
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9. Glossaire – Définitions
Automaticité ; automaticity
Aptitude d'un système de freinage, en cas de rupture du convoi en deux ou plusieurs parties, à amener chacune des parties du convoi ainsi constituées à l'arrêt puis à les maintenir à l'immobilisation (pour une durée spécifiée) sans intervention de l'agent de conduite.
Conduite générale (CG) de frein ; brake pipe
Dans le cas d'un frein pneumatique, la conduite pneumatique sous pression permettant la transmission le long du train des consignes de freinage émises par l'agent de conduite.
Conduite principale (CP) ; main reservoir pipe
Conduite pneumatique assurant l'alimentation en air comprimé de l'ensemble des équipements du train utilisant cette énergie (en particulier le système de freinage).
Continuité ; continuity
Propriété d'un système de freinage selon laquelle les ordres de freinage émis depuis le poste de commande (localisé dans le train, ou à l'extérieur dans le cas d'un pilotage automatique) provoquent la mise en action des freins sur l'ensemble des véhicules du convoi. La commande du freinage est de ce fait assurée de manière centrale par l'agent de conduite depuis le véhicule de tête, par le biais d'une ou plusieurs ligne(s) de commande parcourant toute la longueur du convoi. Et cela implique que chaque véhicule du convoi soit équipé d'un dispositif assurant le décodage des ordres de freinage et la mise en action du freinage du dit véhicule.
Distributeur de frein ; distributor valve
Dans le cas d'un frein pneumatique, l'organe de commande connecté à la conduite générale de frein et assurant la commande du freinage du véhicule sur lequel il est installé.
Frein direct ; direct brake
Système de freinage installé sur une locomotive, et permettant, lors des évolutions haut-le-pied, d'alimenter directement les actuateurs de frein à partir d'un manipulateur spécifique.
Frein EP ; EP brake
Dans le cas d'un frein à commande pneumatique, le dispositif d'assistance électrique permettant d'accélérer la propagation de la consigne de freinage le long de la conduite générale de frein et de rendre la variation de cette consigne simultanée en tout point du train.
Frein électrohydraulique ; electrohydraulic brake
Système de freinage pour lequel la consigne de freinage est transmise le long du train par l'intermédiaire de lignes électriques,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BOÎTEUX (M.) - Le frein pneumatique ferroviaire – Partie 1 – Généralités sur le frein UIC et sur le frein EP. - Chemins de fer, n° 407 (1991).
-
(2) - BOÎTEUX (M.) - Le frein pneumatique ferroviaire – Partie 2 – Les distributeurs. - Chemins de fer, n° 410 (1991).
-
(3) - BOÎTEUX (M.) - Le frein pneumatique ferroviaire – Partie 3 – Organes de commande. - Chemins de fer, n° 412 (1992).
-
(4) - BOÎTEUX (M.) - Le frein pneumatique ferroviaire – Partie 7 – Dispositifs engendrant ou contrôlant l'effort de freinage. - Chemins de fer, n° 430 (1995).
-
(5) - BOÎTEUX (M.) - Le frein pneumatique ferroviaire – Partie 8 – Dispositifs engendrant ou contrôlant l'effort de freinage. - Chemins de fer, n° 440 (1996).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Transport ferroviaire : systèmes de freinage ferroviaires – Cinématique et performances.
-
Transport ferroviaire : systèmes de freinage ferroviaires – Produire l'effort et dissiper l'énergie de freinage.
-
Matériel roulant ferroviaire – Architecture et conception mécanique.
NORMES
-
Applications ferroviaires – Freinage – Vocabulaire générique - EN14478 -
-
Applications ferroviaires – Freinage – Exigences concernant le freinage des trains tractés par locomotive - EN14198 -
-
Applications ferroviaires – Systèmes de freinage pour trains à grande vitesse – Partie 1 : exigences et définitions - EN15734-1 -
-
Applications ferroviaires – Systèmes de freinage pour trains automoteurs – Partie 1 : exigences et définitions - EN16185 -
-
Applications ferroviaires – Freinage – Distributeurs de freinage et robinet d'isolement - EN15355 -
-
Applications ferroviaires – Freinage – Relais pneumatiques - EN15611 -
-
Applications ferroviaires – Freinage – Valve accélératrice de vidange - EN15612 -
-
...
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
DAKO-CZ, as
FAIVELEY Transport
KNORR Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge
Nabtesco Corporation
WABTEC Corporation
HAUT DE PAGE1.2 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Association of American Railroads (AAR) http://www.aar.org
Union internationale des chemins de fer (UIC) https://www.uic.org
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