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En anglais
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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Every railway braking system can be divided into two main functions: braking control and the production of braking force and energy dissipation. After recalling the main design rules for braking control in a railway vehicle, this paper sets out the general braking control architecture as defined in today’s European standards. It goes on to describe how this architecture can be broken down technologically into three main systems: the compressed air pneumatic brake, the direct electropneumatic brake and the electrohydraulic brake. For each of these systems, the main operating principles are detailed, followed by the main components and sub-assemblies involved in the braking control.
Auteur(s)
-
Florent BRISOU : Ingénieur ENSEM - Senior technical expert systèmes de freinage, ALSTOM Transport (France)
INTRODUCTION
Le transport ferroviaire se distingue par plusieurs spécificités, parmi lesquelles :
-
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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
pneumatic | hydraulic
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Frein électrohydraulique
En anglais
5. Frein électropneumatique direct
Lorsque sont apparus dans les années 1960 les premiers équipements de pilotage automatique pour les métros s'est posé le problème des temps de réponse du frein pneumatique à air comprimé : ces temps de réponse se sont vite révélés incompatibles avec un pilotage automatique, du fait essentiellement du temps de transmission des ordres de freinage et de défreinage le long du train plus que des temps de réponse locaux de variation des efforts au niveau de chaque véhicule ou bogie du train.
Dès lors, il a fallu imaginer un palliatif, et la réponse a vite été trouvée sous la forme d'une utilisation de lignes électriques, à l'instar de ce qui était déjà pratiqué pour la commande de la traction.
Ainsi est apparu ce qu'il faut appeler à proprement parler le frein électropneumatique, c'est-à-dire un frein dont la commande train fait appel à des lignes de train électriques et dont l'exécution locale (génération de l'effort) fait appel à la technologie pneumatique.
Nous verrons dans la suite que ce vocable couvre un large spectre de technologies, les lignes de train en question pouvant être, pour certaines d'entre elles, de type purement analogiques comme de type numérique (bus informatique).
5.1 Principes de fonctionnement
La commande du freinage du train fait appel à des lignes électriques parcourant toute la longueur du train, et véhiculant les ordres de freinage. Ces lignes sont pilotées soit à partir des commandes à disposition du conducteur, soit par les automatismes de pilotage.
Au niveau de chaque véhicule ou bogie, un équipement électrique ou électronique décode les ordres reçus au niveau des lignes de train, et commande le freinage de chaque bogie ou véhicule. Le pilotage du frein à friction, dont l'actuation est pneumatique, fait appel à un (ou des) transducteur(s) électropneumatique(s).
La principale spécificité du frein électropneumatique par rapport au frein pneumatique, hormis l'énergie utilisée pour la transmission des ordres de freinage le long du train, réside en la séparation quasi totale de la chaîne de commande du freinage d'urgence d'avec celle pilotant le freinage de service. En effet, le freinage de service utilise généralement les mêmes voies de commande (émetteur de consigne et lignes de train) que la traction, et fonctionne donc par émission de consigne, de manière à garantir un bon niveau de disponibilité. L'émetteur...
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Frein électropneumatique direct
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
HAUT DE PAGE
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Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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