EB pdf - Ecole Mines de Douai

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ECOLE DES MINES DE DOUAI
__________________
PISA (Sébastien)
SAUDEL (Denis)
ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
Etat de l’art sur les systèmes de freinage dan le ferroviaire
Promotion 2009
Année Scolaire 2005-2006
2
3
TABLE DES MATIÈRES
Table des matières ........................................................................................................p3
Résumé ..........................................................................................................................p5
Abstract .........................................................................................................................p7
Introduction ...................................................................................................................p9
I. Partie mécanique
p11
I.1 Les freins à semelle....................................................................................................p12
I.1.A Principe de fonctionnement
p13
I.1.B Timonerie
p13
I.1.C Le frein a semelle en fonte
p14
I.1.C.a Avantage de type de frein
p14
I.1.C.b Inconvénient
p14
I.1.C.c Une tentative d’amélioration
p15
I.1.D Le frein a semelle en matériau composite
p16
I.1.E Le frein a semelle en matériau fritté
p17
I.2 Le frein a disque.........................................................................................................p17
I.2.APrincipe de fonctionnement
p18
I.2.B Le frein a disque en fonte
p18
I.2.B.a Fixation des disques
p19
I.2.B.b Application du freinage a disque en fonte
p21
I.2.C Le frein à disque en acier
p21
I.2.C.a Les garnitures
p22
I.2.C.b Amélioration de ce freinage
p23
I.3 Vers un nouveau disque.............................................................................................p25
II. Partie commande
p27
II.1 Présentation ..............................................................................................................p27
II.2.Les principaux organes de la commande du freinage pneumatique
p29
II.2.A Énumération des organes principaux
p29
II.2.B Description et fonctionnement des organes principaux
p30
II.2.C Les organes secondaires
p33
II.3 Le Frein direct ...........................................................................................................p35
II.3.A Généralités
p35
II.3.B Les organes spéciaux au frein direct
p36
II.4 Le Frein automatique.................................................................................................p40
p40
II.4.B La triple-valve
p41
II.5.Le frein continu a vide ...............................................................................................p49
p49
II.5.B Fonctionnement
p50
II.6 Le frein à assistance électro-pneumatique (FEP) ......................................................p52
II.6.A Présentation
p52
II.6.B Principes de fonctionnement
p55
II.6.B.a. - Phase serrage
p56
II.6.B.b. - Phase desserrage
p58
4
II.7 Le frein électro-pneumatique .....................................................................................p61
II.7.A La commande de freinage du train
p61
II.7.B La commande du freinage des véhicules
p63
II.7.C La commande du freinage d'urgence
p64
II.7.C.a Commande de freinage du train
p64
II.7.C.b Commande du freinage des véhicules
p65
III. Autres types de freinage : électromagnétique et rhéostatique
p67
III.1 Le système de freinage électromagnétique ...................................................p67
III.1.A Généralités
p67
III.2.B Fonctionnement sur le tramway et le RER.
p70
III.3.C Sur les grandes lignes et métro. ....................................................P71
III.3.C.a Fonctionnement
p71
III.3.C.b La fixation
p71
III.3.C.c L’alimentation
p71
III.2 Vers une nouvelle technologie : les courants de Foucault. ............................p72
III.2.A Historique des courants de Foucault.
p72
III.2.B Introduction
p73
III.2.C Que sont les courants de Foucault ?
p73
III.2.D Principe des courants de Foucault
p73
III.2.E Les pertes dues aux courants de Foucault
p74
III.3. Freinage rhéostatique ...................................................................... p75
III.3.1 Généralités
III.3.2 Domaine d'application
p75
p75
Conclusion.....................................................................................................................p78
Référence Bibliographique ...........................................................................................p80
5
RESUME
____________________
Avec l’augmentation des vitesses, les systèmes de freinage doivent être de plus en
plus performants. Autrefois les freins étaient actionnés manuellement par des serres freins,
puis est arrivé le freinage pneumatique. Aujourd’hui le freinage est complété par des
technologies telle que l’électricité, l’électronique ou l’électromagnétisme. L’innovation dans
ce domaine a permis d’utiliser certains types de freinage selon l’exploitation visé.
Tout d’abord, la partie mécanique des freins se compose de semelles et/ou de
disques. Le frein à semelle est le premier à avoir été utilisé sur les réseaux ferroviaire grâce
à sa simplicité d’élaboration. Le frein à disque est ensuite apparu avec l’augmentation des
vitesses puisqu’il évitait de trop faire intervenir la roue. De plus il est le meilleur compromis
économique entre vitesse et usure. Chacun de ces types de freins se différencient par son
matériau de réalisation.
La partie commande est assez complexe notamment par les nombreux organes
qu’elle fait intervenir. Il existe plusieurs types de commandes selon le freinage souhaité. La
plus simple a mettre en œuvre étant la commande du frein direct puis vient celle du frein
automatique qui fonctionne principalement grâce à la triple valve et enfin celle du frein
électropneumatique qui consiste à compléter le freinage pneumatique par un circuit
électrique.
Enfin, les systèmes de transport utilisent de plus en plus des moyens de freinage qui
ne font pas intervenir de frottements sur les essieux tel que freinage rhéostatique ou encore
l’électromagnétisme. Effectivement, appliqué à de faible vitesse, une mise sous tension
engendrant une force d’attraction magnétique, permet de
plaquer les patins sur le rail.
D’autre part, sont apparus les courants de Foucault. Ils permettent le ralentissement des
trains grâce à l’apparition d’une force s’opposant au mouvement (force de Laplace).
___________________________________________________________________
MOTS-MATIERES
•
•
•
•
Semelle
Disque
Frein direct
Frein automatique
•
•
•
•
triple valve
frein électropneumatique
Attraction et répulsion magnétique
Courant de Foucault
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7
ABSTRACT
_________________
With the increase of speed, the braking systems must be more and more efficient. In
the past the brakes were activated manually by apply brake, and then the pneumatic brake
appeared. Nowadays, braking systems are completed by technologies like electricity,
electronic or electomagnetic. The innovation in this field allowed to use a sort of brake
according to the use wanted.
First of all, the mechanical part is simple since it is composed of a brake shoe or a
brake disc. The brake has sole was the first to be used in railway because of its simplicity of
elaboration. Later the brake disc appeared with the increase of speed because it prevent
wheels from being worn out too easily. Moreover, it is the best economic compromise
between speed and worn state. Each type of braking systems differentiate itself from its raw
material
The controls part is more complex because of the many components it uses. Indeed
there exist several types of controls according to the braking wanted. The simpler to
implement is the control of direct brake, then there is the automatic brake which work
essentially with a triple valve and finally there is the electropneumatic brake which consists in
completing the pneumatic braking with an electric circuit.
At last, transport systems use more and more braking systems which avoid rubbing
like rheostatic brake or electromagnetism. Indeed, used with little speed, a powering which
triggers a magnetic attraction force, allows to make shoe stick to the railways. In addition,
there was a new discovery in this field : the current of Foucault. It allows trains to slow down
thanks to the appearance of a force, created by the proximity between these currents and a
magnetic field, and opposed to the movement.
___________________________________________________________________
KEYWORDS
•
•
•
•
shoe
disc
direct brake
automatic brake
•
•
•
•
triple valve
electropneumatic brake
magnetic attraction and repulsion
current of Foucault
8
9
Introduction
Depuis son apparition, le chemin de fer a beaucoup évolué notamment en terme de
rapidité et de longueur des convois donc de masse.
Cependant la vitesse d’un convoi ferroviaire est fortement limitée par sa capacité de
freinage. En effet plus un train roule vite, plus la distance d’arrêt devient grande. C’est
pourquoi pour augmenter les vitesses il a sans cesse été nécessaire d’améliorer le freinage
afin de réduire au maximum cette distance et ainsi d’optimiser la sécurité sur les voies.
Le freinage ferroviaire repose sur trois principes de base qu’il convient de connaître et de
comprendre pour mieux appréhender ensuite les tenants et aboutissants de la conception
des systèmes de freinage des convois ferroviaires. On relève trois principes de base : le frein
doit être continu, automatique et inépuisable.
Un frein est dit continu lorsqu’il est établi de façon à permettre la mise en action quasi
simultanée des freins sur tous les véhicules d’un train par l’intervention d’un seul agent.
Inexistante dans les premiers convois, la continuité du freinage s’est vite avérée
nécessaire, notamment pour tenir compte de l’augmentation du tonnage et des vitesses des
convois ferroviaires au regard des capacités de freinage limitées des véhicules.
Un frein est dit automatique lorsqu’il a la propriété d’entrer automatiquement en action
dès qu’une avarie met le système hors d’état de fonctionner régulièrement (rupture
d’attelage, arrachement des demi-accouplements flexibles, fuite).
Si par malheur un convoi ferroviaire se coupe en deux, les deux parties doivent être freinées
sans qu’il y ait pour autant intervention humaine et c’est le frein automatique qui assure cela.
Un frein est dit inépuisable s’il est conçu de manière à ce qu’à chaque fois que le
desserrage est requis, les équipements soient prêts pour une nouvelle application à
performances nominales. Ceci concerne plus particulièrement la reconstitution de la réserve
locale d’énergie nécessaire au freinage.
Selon leurs fonctions on attendra des convois ferroviaires qu’ils répondent à des besoins
différents tels que le confort pour les voyageurs ou encore l’intégrité pour les marchandises.
Le frein doit permettre de garantir la sécurité des voyageurs tout en assurant un freinage non
« brusque » du convoi.
10
11
I. Partie mécanique des systèmes de freinage
12
I.1 Les freins à semelle
[1] [2] [3] [4] [5] [9] [11]
Les freins à semelle sont les premiers freins à avoir été utilisés sur les réseaux
ferroviaires car la façon la plus évidente pour freiner un train est naturellement de ralentir son
action de rotation. Cependant ceux-ci se différencient selon qu’ils soient en fonte, en
composite ou en matériau fritté. Ils furent utilisés pour les engins moteurs (locomotives,
automoteurs, automotrices) et voyageurs mais restent utiles pour les wagons en raison de
leur faible coût. Il fut notamment utilisé sur le Z5100.
Figure 1 : Photographie du Z5100
Source Internet : www.railfaneurope.net
I.1.A Le principe de fonctionnement
Dans le cas de ces freinages, les semelles se déplacent via un cylindre de frein (cf.
figure 3). Ensuite une série de barres, d’axes et de ressort vont servir à transmettre le
mouvement du cylindre de frein aux blocs de frein.
13
Figure 2 : Photographie d’une semelle sur une roue
D’après le rapport de stage 2005 d’Anton Zabello.
I.1.B La timonerie de frein
La timonerie d'un frein est le mécanisme qui transmet aux sabots l'effort exercé par
l'air comprimé. Elle se compose d'un ensemble de leviers et de bielles disposés de façon à
transmettre les efforts avec le meilleur rendement possible (la figure 3 représente
l'installation type de timonerie).
Les balanciers sont montés de façon à être perpendiculaires à l'axe longitudinal du
cylindre quand le piston a effectué la moitié de sa course. Pour ramener la timonerie dans sa
position normale, un ressort est placé entre les balanciers.
Fonctionnement : La tige de piston du cylindre de frein agit sur le balancier B pour
répartir l'effort sur les deux extrémités du véhicule. Ces balanciers agissent sur deux grandes
bielles appelées bielles de traction qui, par l'intermédiaire de petits balanciers, sont reliées à
des dispositifs appelés triangles de frein, constitués par des barres de fer transversales
suspendues aux sabots de frein et reliées à la partie inférieure de ces petits balanciers par 2
barres de fer soudées. Ces triangles de frein ont pour rôle de répartir uniformément, sur
chacun des sabots situés du même côté de l'axe d'un essieu, l'effort transmis par les bielles
de traction. Lorsque le frein à air est conjugué avec un autre frein, à main ou à vis, par
exemple, la bielle d'action de ce frein peut s'articuler sur la crosse de la tige de piston de
façon à permettre une action indépendante.
14
Figure 3 : Schéma de la timonerie d’un frein.
D’après Le matériel roulant de BAILLEUL M.
I.1.C Le frein à semelle en fonte.
L’utilisation de la fonte est due au fait que c’est un matériau facile à fabriquer mais
surtout facile à mouler à la forme voulue.
I.1.C.a Avantages de ce type de frein
L’avantage majeur de ce freinage est l’insensibilité de son coefficient de frottement
sous l’effet de l’humidité. En effet cette caractéristique est primordiale pour des organes
soumis en permanence aux projections d’eau, de neige ou de terre.
I.1.C.b Inconvénients de ce type de frein
La semelle en fonte s’use très rapidement et use fortement les roues à chaque
freinage.
15
Figure 4 : Une roue usée par une semelle
D’après le rapport de stage 2005 d’Anton Zabello.
Son coefficient de frottement au environ de 0,1 est très faible. Effectivement, cela
signifie qu’il faudrait un effort de freinage du cylindre de frein 10 fois supérieur à celui obtenu
pour ralentir le train.
Son coefficient de frottement n’est pas constant car il décroît lorsque l’effort croît. Il
atteint même une limite au-delà de laquelle l’effort de retenue à la jante n’augmente plus
quand l’effort d’application augmente.
Le dernier inconvénient est que son coefficient de frottement n’est pas constant en
fonction de la vitesse initiale du freinage, mais également en fonction de la vitesse
instantanée. Ceci a donc pour conséquence un coefficient de frottement qui augmente, allant
même jusqu’à tripler entre 0 et 50 km/h ; ce qui engendra un mauvais confort des voyageurs
au moment de l’arrêt et nuira à l’intégrité des marchandises.
Le second aspect négatif de ces freins à semelle en fonte est le bruit puisque durant
le freinage ils produisent des crissements assez désagréables. D’autre part en phase de non
freinage ils dégrade l’état de surface de la table de roulement et créent des micro facettes se
traduisant par un bruit de roulement hors phase du freinage nettement plus élevé que celui
créé par un freinage en matériau composite.
16
I.1.C.c Une tentative d’amélioration.
Certaines recherches sur la composition de la fonte ont été effectuées afin de
diminuer l’usure de la semelle au moment du freinage. Il en découla que par un ajout d’une
faible quantité de phosphore dans la fonte (1 à 3%) le matériau se dégradait moins vite (le
plus utilisé était le P10 (1% de phosphore)). Toutefois on remarqua que cet ajout de
phosphore dans la fonte fragilisait davantage les semelles aux chocs. On essaya donc de
compenser ceci par des armatures de renfort ayant un coût trop élevé pour poursuivre dans
cette voie.
On trouva donc un nouveau matériau pour ces semelles de frein : le matériau
composite, dit organique.
I.1.D Le frein à semelles en matériau composite
La composition du matériau composite : matériaux de frictions métallique comme le
cuivre, la fonte, le carbone, et d’un abrasif (la silice est souvent utilisé) mélangé avec de la
résine synthétique ayant des propriétés de liant.
L’utilisation des matériaux composites, au lieu de la fonte, est notamment due à un
meilleur coefficient de frottement, mas également à une très bonne capacité thermique,
c'est-à-dire qu’il fallait fournir une très forte chaleur pour augmenter sa température d’un
degré. Néanmoins resté le problème d’une usure importante du matériau en raison de la
rugosité des tables de roulement des roues, résolu par l’introduction d’un abrasif pour polir
ces tables.
Des normes internationales ont donc été instaurées pour standardiser les
performances de ces semelles sans pour autant modifié leur composition propre à chaque
fabricant :
• La semelle K à haut coefficient de frottement (≈0,25).
• La semelle L à faible coefficient de frottement (≈0,17).
D’autre part les semelles composites subissent des traitement spéciaux pour
l’humidité puisque, fortement sensibles à l’humidité, leur coefficient de frottement baissait
considérablement, ce qui augmentait ainsi les risques d’accident.
Le matériau composite présente tout de même certains inconvénients comme :
17
•
les semelles en composite peuvent arracher des parties de la roue.
•
elles polissent la table de roulement provoquant ainsi une diminution
de l’adhérence lors du freinage.
•
leur capacité thermique n’est pas encore assez élevée pour supporter
les températures du freinage. Effectivement les hautes températures
peuvent entraîner une annulation du coefficient de frottement en
transformant la résine contenue dans le composite en surface de
garniture.
La température étant le problème majeure des freins organiques, il faut donc inventer
un nouveau type de matière pour ces semelles étant le juste compromis entre la fonte et le
composite : le frein à semelles en matériau fritté.
I.1.E Le frein à semelles en matériau fritté
Le matériau fritté étant le plus cher des trois, il combine les avantages de la fonte et
du composite à savoir, un haut coefficient de frottement qui se situe aux alentour de 0,25,
une faible sensibilité à l’humidité ainsi qu’à la vitesse et un dépolissage de la table de
roulement pour une meilleure adhérence. Cependant ce dépolissage entraîne comme le
freinage avec semelle en fonte un bruit permanent hors phase de freinage.
I.2 Le frein à disque
[2] [3] [4] [5] [9] [11]
Le frein à disque est apparu avec l’augmentation de la vitesse des trains puisqu’il
fallait un moyen afin de dissiper les hautes températures dues au freinage tout en évitant de
faire intervenir les roues. Il est donc devenu le moyen de freinage le mieux approprié pour
les trains atteignant des vitesses de l’ordre du 200km/h.
Il est aujourd’hui le meilleur compromis économique entre efficacité et respect des
exigences. D’où sa présence sur les tramways, RER, métro mais aussi TGV et train de fret.
Il existe deux types de frein à disque : le frein à disque en fonte et celui en acier.
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I.2.A Le principe de fonctionnement
Un frein à disque est un système de freinage utilisant un disque fixé sur le moyeu ou
la jante de la roue et des plaquettes maintenues par un étrier fixé au véhicule, venant frotter
de chaque côté du disque. Un système pousse sur les plaquettes, le plus souvent des
pistons hydrauliques, puis les plaquettes viennent serrer fortement le disque. La force de
frottement entre les plaquettes et le disque crée ainsi le couple de freinage.
I.2.B Le frein à disque en fonte.
Figure 5 : Disque en fonte
Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.brisou
La fonte a encore été une fois le premier matériau à avoir été utilisée dans le freinage
ferroviaire. En effet tout comme dans le cas des semelles la fonte est parfaitement
appropriée aux techniques de moulage (création de disque ventilé et de différents types
d’ailettes performantes ) et reste très peu coûteuse.
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Figure 6 : Disque en fonte ventilé à ailettes radiale (à gauche) et à ailette optimisé (à
droite)
Dans le cas des disques, l’avantage est qu’il permet une très bonne dissipation de la
chaleur se répartissant uniformément dans le disque, évitant ainsi tout point chaud.
Il existe deux principaux types de fonte :
•
La fonte grise à graphite lamellaire, qui est la plus répandue en raison
de son faible coût de production et de ses aptitudes thermiques.
•
La fonte à graphite sphéroïdale (en forme de spire).
Le composite est également utilisé dans le cas des disques car il permet une
meilleure dissipation thermique (pouvant dissiper jusqu’à 600°C après traitement) et procure
un coefficient de frottement très élevé comparé aux semelles : 0,35 restant stable après un
traitement adapté et malgré la vitesse initiale et instantanée.
I.2.B.a Fixation des disques
La fixation ordinaire consiste en ce que la couronne de frottement soit fixée au
moyeu, lui-même attaché à l’essieu, pour permettre une meilleure dilatation thermique du
disque au moment du freinage. Le moyeu peut être, soit en fonte moulé en un bloc avec la
couronne, soit en acier mais dans ce cas la couronne montée par fixation avec des douilles
ou bien par surmoulage.
20
D’autres types de disque ont fait leur apparition :
•
Le disque boulonné sur la roue. Le moyeu n’est dans ce cas plus
monté sur l’essieu mais directement sur la roue afin que la couronne
puisse être serrée par les garnitures et ainsi ralentir la roue.
Figure 7 : Disque en fonte ventilé boulonné
:
Figure 8 : Photo d’un vrai disque ventilé
21
Figure 9 : Disque en fonte boulonné
•
Le disque flasqué dans la roue Il n’y a plus de moyeu, la couronne de
frottement est montée des deux côtés de la roue et les garnitures vont
venir serrer les deux disques provoquant ainsi le ralentissement des
roues.
I.2.B.b Application du freinage à disque en fonte.
Ils s’appliquent dans les métros lourds, les automoteurs, automotrices et les trains
voyageurs avec des diamètres des disques de 590, 610, et 640 mm et une épaisseur de 110
mm.
Dans le cas des tramways on utilise aussi ce type de freinage mais avec un diamètre
bien plus inférieur puisqu’il est de 400 mm et une épaisseur de 50 à 60 mm.
I.2.C Le frein à disque en acier
Difficile à mouler les disques utilisés dans ces types de freinage sont sans ventilation
afin d’éviter les pertes thermiques, d’où son nom de disque à haute puissance. Ainsi le
disque a pu être obtenu par forgeage, une technique permettant d’éviter les défauts.
22
L’acier utilisé est un acier allié à une haute limite élastique et traité en surface pour
une meilleure dissipation énergétique : 2,5 fois plus importante que celui des disques en
acier (20MJ conte 8MJ). De plus la puissance potentiellement applicable aux disques a
également augmentée puisqu’elle est passée de 150 kW à 350kW.
I.2.C.a Les garnitures
Afin de freiner les disques, on utilisait des garnitures en matériau composite qui
comme pour le cas des semelles étaient trop sensibles à l’humidité et possédaient des
capacités thermiques limitées. On a donc fait appel aux garnitures en matériau fritté.
Le matériau fritté est conçu sous la forme d’une poudre à base métallique (fer, bronze
ou cuivre) soumise à forte pression et forte température.
Dans le cas du Train à Grande Vitesse, les garnitures sont sous forme de plots pour
une meilleure répartition de la chaleur lors du freinage, contrairement au matériau composite
où les garnitures étaient en un seul bloc (ces plots étant fixés sur une tôle support). Bien que
la dureté de ce matériau le rende insensible à l’eau il provoque des points chauds sur le
disque. Par conséquent il fut assouplit pour diminuer sa dureté mais on nota une
augmentation de sa sensibilité à l’eau. Aujourd’hui les véhicules utilisant ce freinage
possèdent des disques étant le compromis entre sensibilité à l’eau et point chaud. Les
garnitures en matériau fritté présentant une très bonne résistance aux hautes températures
acceptent des températures moyennes de 600 à 700°C sans que son coefficient de
frottement soit modifié.
23
Figure 10 : Garniture en matériau fritté
I.2.C.b Amélioration de ce freinage
Le disque en acier ayant été une réussite dans le domaine ferroviaire, son utilité se
restreignait tout de même à une fréquence d’arrêt assez faible. Par conséquent
l’amélioration de ceux-ci consistait en la mise en place de ventilation afin d’allier puissance
de freinage et capacité d’évacuation thermique. La fréquence de freinage a put être ainsi
plus importante ainsi que la charge embarquée.
Malgré les difficultés dues au moulage de ces disques ventilés, ils ont été alliés aux
performances des garnitures en composite haute température afin d’associer fortes
puissance d’application (de 500kW) et une énergie dissipée moyenne (de 13 MJ).
On utilise ces système de disques sur par exemple le ZTER et le XTER.
24
Figure 11 : Photographie du ZTER
Source Internet : www.train-rail.com
Figure 12 : Photographie du XTER
Source Internet : www.train-rail.com
25
I.3 Vers un nouveau type de disque…
[2]
L’augmentation des vitesses et l’optimisation des coûts ont poussés la recherche d’un
nouveau disque : le disque en aluminium. En effet, l’aluminium renforcé par des particules en
céramique possède une capacité thermique un peu inférieure à celle des disques en fonte
mais une meilleure conduction thermique que ceux-ci. Ainsi le disque en aluminium transfère
directement la chaleur de la surface à l’intérieur du disque. Et comme l’usure des garnitures
augmente avec la chaleur, les garnitures se retrouvent préservées plus longtemps. D’autre
part, ces disques procurent un gain de masse d’environ 40% par rapport à la fonte mais leur
prix reste un élément restreignant leur utilisation.
26
II. Partie commande des systèmes de freinage
27
II.1 Présentation
[2] [7] [12] [13] [14]
Le freinage d'un convoi ferroviaire, qu'il s'agisse d'un train de fret, d'un TGV ou d'un
tramway, est toujours architecturé de la même manière, cette architecture se décompose en
deux principaux aspects : la commande du freinage du train et la commande du freinage au
niveau local de chaque véhicule.
Ces commandes font appel à différentes énergies dont nous énoncerons les combinaisons
les plus utilisées.
Nous citerons également les nombreux critères qui façonnent le choix de ces
combinaisons
•
La commande du freinage du train
C’est l'ensemble des dispositifs destinés à générer et transmettre les ordres de freinage du
conducteur, que celui-ci désigne un agent, un équipement de pilotage automatique ou un
équipement de sécurité.
Elle fait appel à deux technologies, la commande pneumatique et la commande électrique.
La commande pneumatique est la technologie classiquement utilisée sur les matériels dits
"grandes lignes" ainsi que sur les trains de fret et certains matériels de banlieue.
La commande électrique est la technologie utilisée sur les matériels urbains (tramways,
métros) et la plupart des matériels sub-urbains (rames automotrices RER ou banlieue).
•
La commande du freinage au niveau local de chaque véhicule
Elle entre en action au niveau des bogies ou essieux et se distingue par le type d'énergie
utilisée pour assurer la mise en action des freins (au niveau des cylindres et étriers).
On recense l’énergie pneumatique dont l'actionnement est assuré à l'aide d'air comprimé
puis l’énergie hydraulique dont l'actionnement est assuré à l'aide d'une pression
hydraulique et enfin l’énergie électrique dont l'actionnement est assuré par un moteur
électrique.
28
•
Les différentes combinaisons des énergies de commandes
Le système de freinage fait appel ensuite à la combinaison d'un type de commande du
freinage du train avec l'un des types d'énergie mentionnés ci-dessus.
Toutes les combinaisons sont a priori possibles, mais seules certaines sont effectivement
utilisées. Les combinaisons les plus courantes sont celle du frein pneumatique pour lequel
la commande de freinage du train est de type pneumatique et l'énergie utilisée pour
l'actionnement des freins est également pneumatique, puis celle du frein électropneumatique pour lequel la commande de freinage du train est de type électrique et
l'énergie utilisée pour l'actionnement des freins est pneumatique, et enfin celle du frein
électro-hydraulique pour lequel la commande de freinage du train est de type électrique et
l'énergie utilisée pour l'actionnement des frein est hydraulique.
•
Les différents critères de choix des combinaisons
· La compatibilité avec le matériel existant
La nécessité de pouvoir se coupler en service normal pour les opérations de secours en
ligne peut influer fortement sur le choix du type de commande du freinage du train
(pneumatique ou électrique). Ce critère explique que la totalité des matériels "grandes
lignes" (TGV, locomotives, voitures) et fret (locomotives et wagons) sont équipés de la
commande pneumatique, de manière à permettre l'interopérabilité des matériels au sein d'un
même réseau, ainsi que les échanges de matériels entre réseaux.
· Le temps de réponse
La plupart des matériels urbains, notamment ceux circulant sous pilotage automatique ou
semi-automatique, nécessitent des temps de réponse très courts pour permettre une grande
précision dans la régulation de position du véhicule, ainsi qu'une réactivité importante en cas
de besoin (cas des tramways par exemple). C'est pourquoi ces matériels utilisent
exclusivement la commande électrique de freinage, qui assure un temps de réponse quasiimmédiat tandis que la commande pneumatique est tributaire des temps de propagation des
ordres pneumatiques (voir plus loin). De même, le choix de l'énergie d'actionnement utilisée
peut être conditionné par les temps de réponse à obtenir : l'énergie pneumatique procure en
effet des temps de réponse nettement plus long que ceux procurés par l'énergie hydraulique,
en raison de la nature même du fluide mis en œuvre (compressibilité de l'air par rapport à
l'incompressibilité des fluides hydrauliques).
29
· Les coûts de maintenance
L’énergie pneumatique utilisée pour l'actionnement des freins est moins coûteuse à la
mise en œuvre et plus tolérante aux minis défaillances (fuites) que l'énergie hydraulique. Par
ailleurs, le fluide utilisé (l'air comprimé) est disponible à volonté et peu coûteux à produire.
C'est pourquoi elle est, et de loin, la plus couramment utilisée.
· L'espace disponible
L'énergie hydraulique permet la génération d'efforts de freinage très importants à partir
d'actuateurs (étriers) très compacts, grâce aux fortes pressions mises en œuvre.
· Les conditions météorologiques
L'énergie pneumatique présente une limite en basses températures aux alentours de 25°C, tandis que l'énergie hydraulique permet un fo nctionnement quasi-optimal jusque vers 40°C. En effet, plus que le fluide en lui-même, ce sont les appareils utilisés qui résistent
moins bien à basse température (augmentation des taux de fuite notamment).
II.2. – Les principaux organes de la commande du freinage pneumatique
[2] [7] [12] [13] [14]
II.2.A. - Enumération des principaux organes
Le frein pneumatique comporte essentiellement certains organes qu’il est utile de connaître
pour comprendre le fonctionnement des différentes commandes du freinage. Voyons quelles
sont les différentes classes d’organes rencontrées selon leurs fonctions.
· Les organes de production
Une pompe à air ou compresseur monté sur la locomotive comprime de l'air dans un
réservoir dit réservoir principal. Un régulateur de pression permet le contrôle de la pompe
pour que la pression soit maintenue sensiblement constante dans le réservoir principal.
30
· Les organes de commande
Un robinet dit robinet du mécanicien placé sur la locomotive permet soit de faire passer l'air
du réservoir principal dans la conduite générale, soit de vidanger celle-ci en partie ou en
totalité pour obtenir le serrage des freins comme nous le verrons plus loin.
Une soupape d'alimentation automatique lui est adjointe pour maintenir dans la conduite
la pression de régime à la valeur constante de 5 kg/cm².
· Les organes de distribution
Une conduite dite conduite générale est installée sur tous les véhicules équipés du frein
complet ou non et munie à chaque extrémité d'un robinet d'arrêt et d'un demi-accouplement
de frein, distribuant l'air comprimé d'un bout à l'autre de la partie freinée du train.
· Les organes de réception
Sur chaque véhicule muni du frein complet, un réservoir dit réservoir auxiliaire
emmagasine l'air comprimé nécessaire pour le fonctionnement du frein.
Un cylindre de frein, dans lequel un piston se déplace sous l'action de l'air comprimé, agit
sur la timonerie.
Un relais, appelé triple valve, met le réservoir auxiliaire en relation avec la conduite
générale lorsque celle-ci est chargée, ou avec le cylindre de frein lorsque la conduite
générale est déchargée tout au moins partiellement.
· Les organes de transmission
Une timonerie transmet à des sabots de frein appliqués sur les roues l'effort de freinage
exercé par le cylindre de frein.
II.2.B. - Description et fonctionnement des organes principaux
Nous laisserons ici de côté les organes de production d'air comprimé montés sur la
locomotive dont nous avons indiqué ci-dessus le rôle. Qu'il nous suffise de savoir que la
pression effective dans le réservoir principal est constamment maintenue à 7 kg/cm² au
moins.
31
· Le robinet du mécanicien
Le robinet du mécanicien sert soit à faire communiquer le réservoir principal de la machine
avec la conduite générale et à régler ainsi l'alimentation de cette dernière, soit à mettre cette
conduite en communication avec l'atmosphère de façon à laisser échapper l'air qui y est
contenu. Dans le premier cas, les freins sont desserrés et on alimente les réservoirs
auxiliaires des véhicules du train. Dans le second cas, on provoque le serrage des freins.
Ce robinet peut occuper diverses positions donnant les résultats suivants :
1ere position. - Desserrage.
Alimentation directe, par le réservoir principal, de la conduite générale et des réservoirs
auxiliaires.
Cette position correspond au desserrage des freins.
2e position. - Marche.
L'alimentation de la conduite générale par l'air du réservoir principal ne se fait plus que par
l'intermédiaire d'une soupape d'alimentation automatique qui a pour fonction de lui fournir,
automatiquement, la quantité d'air nécessaire pour y maintenir une pression constante de 5
kg/cm² et qui n'entre en jeu que lorsque la poignée du robinet du mécanicien occupe la
position de marche.
Dans cette position, les freins sont desserrés.
3e position. - Neutre.
Toutes les communications sont coupées. La conduite générale n'est pas alimentée et aucun
échappement d'air à l'atmosphère ne se produit.
4e position. - Serrage gradué (ou serrage de service).
Vidange partielle, à l'atmosphère, d'une partie de l'air de la conduite générale à travers un
orifice calibré que comporte le robinet.
Ceci a pour effet un serrage modéré et gradué des freins.
5e position. - Serrage d'urgence.
Vidange directe et rapide, à l'atmosphère, par un large orifice, de l'air de la conduite
générale.
Ceci a pour effet un serrage rapide et énergique des freins.
32
· La conduite générale
La conduite générale est constituée, sous chaque véhicule, par un tube en acier longeant
celui-ci sous le châssis. Ainsi que nous l'avons déjà dit, cette conduite comporte à chacune
de ses extrémités un robinet d'arrêt avec un demi-accouplement qui permet de réaliser la
liaison avec le véhicule voisin et que nous décrivons ci-dessous.
· Les robinets d'arrêt
Les robinets d'arrêt permettent la continuité de la conduite générale lorsqu'ils sont ouverts
et l'interrompent lorsqu'ils sont fermés.
· Les Demi accouplements
Les demi-accouplements servent à assurer la continuité de la conduite générale entre les
divers véhicules composant un train.
Ils sont constitués par :
- une tête d'accouplement (fig. 13)
- un boyau en caoutchouc
- un raccord de boyau.
Figure 13 : Demi accouplement
Source : Le matériel roulant
· Le réservoir auxiliaire
Le réservoir auxiliaire, en tôle d'acier, est de forme cylindrique. Il est présent sur chaque
véhicule
· Le cylindre de frein
Le cylindre de frein est un organe qui sert à transmettre aux sabots de frein, par
l'intermédiaire d'un piston (parfois deux) et de la timonerie, l'effort développé par l'air
comprimé emmagasiné dans le réservoir auxiliaire. Il comporte un corps en fonte dans lequel
se déplace un piston (ou deux), dont l'étanchéité à son contact avec la paroi interne du
33
cylindre est réalisée par un cuir embouti serré entre le disque et une rondelle fixée à ce
disque Un ressort placé entre ce dernier et le couvercle du cylindre se comprime au serrage,
se détend au desserrage et ramène le piston à sa position primitive.
II.2.C. - Les organes secondaires
Si on se contentait des organes précédemment décrits, on pourrait éprouver des ennuis
dans le cas d'avarie ou de non fonctionnement de l'un d'eux. Parfois même, on pourrait être
dans l'obligation, soit de retirer le véhicule porteur de l'organe avarié, soit d'annuler le frein
sur tout le train.
Par ailleurs, la sécurité ne serait pas complète si on n'avait pas la possibilité de provoquer,
depuis le train lui-même, l'arrêt de ce dernier en cas de danger.
Pour remédier à ces inconvénients on a été conduit à prévoir les organes secondaires
suivants:
- Robinet d'isolement,
- Robinet d'urgence,
- Valve de purge,
dont nous allons indiquer le rôle.
Figures 14,15 : Robinet d'isolement
Le robinet d'isolement. (fig. 14)
Ce robinet permet d'établir ou d'interrompre à volonté la communication entre la conduite
générale et les appareils de frein du véhicule. Il est fermé lorsque le frein n'est pas en
service sur le véhicule, soit parce que ce dernier ne doit pas intervenir dans la répartition du
tonnage freiné , soit parce que le fonctionnement du frein laisse à désirer sur le véhicule en
cause.
34
Le robinet d'urgence
Ce robinet est monté sur une dérivation de la conduite générale.
Lorsqu'il est ouvert, l'air de la conduite générale s'échappe à l'atmosphère et la chute de
pression qui en résulte provoque le serrage des freins.
Il existe un tel robinet dans certaines voitures, dans les fourgons et sur certains wagons. Il
est utilisé par les agents des trains pour arrêter ceux-ci en cas de nécessité et d'urgence.
La valve de purge. (fig. 15)
Cette valve est montée sur tous les véhicules munis des organes complets de frein pour
permettre, le cas échéant, la vidange directe du cylindre de frein et du réservoir auxiliaire
(soit après un manque de desserrage du frein, soit après retrait de la machine d'un train et
vidange de la conduite générale de celui-ci).
Figure 16 : Valve de purge
35
II.3. – Le frein direct
[2] [7] [12] [13] [14]
II.3.A - Généralités
Le frein direct fonctionne au moyen de l'air comprimé du réservoir principal de la
locomotive que le mécanicien envoie directement dans les cylindres de frein des véhicules
pour le serrage et évacue directement à l'atmosphère pour le desserrage, au moyen d'un
robinet spécial.
Ce frein est continu, car le mécanicien peut le serrer de son poste sur tous les véhicules du
train sans avoir à faire intervenir aucun autre agent.
II est modérable, le mécanicien pouvant le serrer avec l'intensité qu'il désire, maintenir le
serrage constant pendant un temps quelconque, faire varier à volonté l'intensité du serrage
dans un sens ou dans l'autre sans avoir à effectuer un desserrage préalable.
Il n'est pas automatique.
Les véhicules qui en sont munis possèdent en plus des organes de frein déjà cités
(fig. 17):
- une conduite générale de frein direct avec branchement la reliant au cylindre de frein,
- une double-valve d'arrêt reliée à la conduite de frein direct et intercalée entre la triplevalve et le cylindre de frein,
- à chaque extrémité de la conduite générale, un demi-accouplement dépourvu de
robinet d'arrêt et dont la tête est munie d'une soupape.
II.3.B – Les organes spéciaux au frein direct
Le robinet de manoeuvre du frein direct dit « modérable »
Ce robinet, placé sur la locomotive, sert soit à faire communiquer le réservoir principal avec
la conduite générale du frein direct pour le serrage des freins, soit à mettre cette conduite en
communication avec l'atmosphère pour le desserrage.
Figure 17
36
Figure 17
D’après le Le matériel roulant de BAILLEUL M.
Son organe essentiel est une soupape double avec ressort, manoeuvrable au moyen d'un
volant. En vissant ce volant le mécanicien comprime le ressort, la soupape s'écarte de son
siège et met le réservoir principal en communication avec la conduite du frein direct dans
laquelle l'air pénètre aussitôt pour se rendre directement dans le cylindre de chaque véhicule
jusqu'à ce que la pression atteigne une valeur correspondant à la bande donnée au ressort
du robinet de mécanicien par la tige du volant. Le frein serre.
Le frein étant serré, si le mécanicien dévisse le volant de son robinet, la soupape précitée,
sollicitée par son ressort s'applique à nouveau sur son siège. Cette manoeuvre a pour effet:
1° - de fermer la communication entre le réservoir principal et la conduite générale,
2° - de mettre la conduite générale en communicatio n avec l'atmosphère ce qui provoque
sa vidange ainsi que celle des cylindres et le frein desserre.
On se rend compte que le robinet de frein modérable peut occuper une infinité de positions
correspondant à des pressions variables dans la conduite de frein suivant que son volant est
plus ou moins vissé. Le mécanicien peut donc graduer, à volonté, la pression dans la
conduite générale suivant l'intensité du freinage à obtenir et cela tant au serrage qu'au
desserrage.
La double-valve d'arrêt (fig. 18)
La double-valve est un organe dont la présence est indispensable sur les véhicules
munis à la fois du frein automatique et du frein direct. En effet, si elle n'existait pas, nous
constaterions les inconvénients suivants :
37
- au serrage du frein automatique, l'air destiné au cylindre de frein se rendrait dans la
conduite du frein direct et s'échapperait à l'atmosphère par le robinet placé sur la locomotive.
- au serrage du frein direct, l'air destiné au cylindre de frein se rendrait dans la triple-valve
d'où il s'échapperait à l'air libre.
La double-valve se compose d'un piston coulissant dans un fourreau dont une extrémité
est en relation avec la triple-valve du frein automatique, l'autre extrémité avec la conduite du
frein direct.
Lors d'un serrage du frein automatique, l'air arrivant par le raccord A passe à l'intérieur
du fourreau, pousse à fond le piston dont la rondelle ferme hermétiquement la
communication avec le frein direct et par les trous O pénètre dans le cylindre de frein. Au
desserrage l'air s'échappe par le même chemin, en sens inverse.
Lors d'un serrage du frein direct, l'air arrivant par le raccord B chasse le piston dont la
rondelle en caoutchouc, s'appuyant sur une saillie du corps, ferme la communication avec la
triple-valve. L'air pénètre alors dans le cylindre de frein par les trous O. Au desserrage l'air
s'échappe par le même chemin mais en sens inverse.
Figure 18 : Double-valve d'arrêt
Demi-accouplement de frein direct.
38
La tête de ce demi-accouplement (fig. 19) est constituée par une boîte d'accouplement
fermée par un écrou formant couvercle. Dans la boîte sont logées une rondelle en
caoutchouc qui dépasse légèrement la surface de joint de la boîte et une soupape munie
d'un ressort. Lors de la réunion de deux accouplements, la soupape de chacun de ceux-ci
est écartée de son siège par la pression qu'exerce sur elle la soupape de l'autre
accouplement. Il y a donc libre passage, pour l'air comprimé, de l'un à l'autre.
En cas de non-accouplement, au contraire, la soupape est appliquée sur le joint formant
siège à la fois par l'action du ressort et par la pression de l'air comprimé. Celui-ci ne peut
donc pas s'échapper à l'extérieur.
Les autres pièces sont analogues à celles du demi-accouplement automatique.
Figure 19
Examen critique
Un tel frein continu (le mécanicien peut en effet le mettre en action de son poste sur tous
les véhicules du train sans qu'aucun autre agent n’ait à intervenir) a pour lui sa simplicité.
Il permet, en outre, très aisément, d'effectuer progressivement le serrage de même que le
desserrage, _e que l'on exprime en disant qu'il est modérable tant au serrage qu'au
desserrage.
Mais, à côté de ces avantages, il présente un très grave inconvénient : en cas de rupture
de la conduite générale (consécutive à une rupture d'attelage par exemple), voire
simplement d'une forte fuite (éclatement d'un accouplement), l’air comprimé s'échappe par
la fuite et l'action des freins se trouve annulée ou rendue impossible.
En d'autres termes ce frein, faute de comporter l'automaticité, ne répond pas à toutes les
conditions de sécurité indispensables en matière de chemin de fer
39
II.4. – Le frein automatique
[2] [7] [12] [13] [14]
II.4.A - Principe du fonctionnement
Dans le frein direct, nous venons de le voir, l'entrée en action du serrage se trouve
subordonnée à l'envoi d'air comprimé dans une conduite générale; le serrage cesse
lorsque l'envoi d'air comprimé cesse lui-même. Dans le frein automatique, au contraire,
c'est le desserrage des freins qui est obtenu par l'envoi d'air comprimé dans une
conduite générale qui s'étend d'un bout à l'autre du train, et ce desserrage ne se
maintient qu'autant que la pression de l'air y est maintenue constante. Toute diminution
de pression entraîne le serrage des freins, et celui-ci se développe avec d'autant plus
d'énergie que la chute de pression dans la conduite générale est plus grande.
On voit ainsi la différence fondamentale qui existe entre les deux types de frein. Si
l'on considère que l'envoi d'air comprimé dans la conduite générale et son maintien dans
cette conduite ne peuvent être que le résultat d'une intervention voulue nécessitant le
recours à une source d'énergie extérieure, alors que, par contre, une baisse de pression
est l'aboutissement inéluctable d'une avarie du dispositif, on peut dire que :
1° Dans le frein non automatique, le serrage nécess ite une intervention extérieure;
quant au desserrage, il est provoqué par la cessation de cette dernière, ou bien il est
la conséquence d'une avarie du système;
2° Dans le frein automatique, c'est le desserrage q ui nécessite une intervention
extérieure; le serrage se trouve, au contraire, provoqué par la cessation de celle-ci ou
par une avarie du dispositif. C'est en cela que réside l'automaticité.
Cela étant, le principe du fonctionnement du frein automatique à air comprimé est
le suivant. Une conduite générale (dite conduite générale du frein automatique) est,
normalement, remplie d'air comprimé à pression constante. Cette conduite alimente,
sur chaque véhicule muni du frein, un réservoir spécial (le réservoir auxiliaire) par
l'intermédiaire d'un relais, appelé tripe valve (fig. 20) : les freins sont alors desserrés.
Lorsque la pression de l'air dans la conduite vient à baisser (soit à la suite d'une
manoeuvre volontaire, soit fortuitement), le relais entre en action et établit la
communication entre le réservoir précité et un cylindre muni d'un piston. L'air du
réservoir en arrivant dans ce cylindre fait déplacer le piston. Celui-ci, par l'intermédiaire
de la timonerie, applique les freins sur les roues des véhicules.
40
Si on rétablit la pression initiale dans la conduite générale, le relais fonctionne en sens
inverse. La communication est interrompue entre le réservoir et le cylindre tandis que ce
dernier est mis en relation avec l'atmosphère. Les freins se desserrent sous l'action de
ressorts logés dans le cylindre et de ressorts montés sur la timonerie. En même temps, le
réservoir est remis en communication avec la conduite qui le réalimente en air comprimé.
Figure 20
II.4.B. - La triple-valve
La triple-valve est un relais mis en action par les variations de pression dans la conduite
générale, soit au moyen du robinet du mécanicien, soit par suite de toute autre cause, et qui
joue le rôle d'un robinet triple, grâce auquel on peut obtenir l'une des communications
suivantes: (fig. 21).
communication entre la conduite générale et le réservoir auxiliaire ; remplissage
de ce réservoir à 5 kg/cm² et, simultanément communication entre le cylindre de frein
et l'atmosphère : desserrage
communication entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein : serrage.
41
Figure 21
Figure 22: Principe du fonctionnement de la triple-valve
Description de la triple-valve
Une triple-valve comporte essentiellement:
- un corps renfermant un piston dont l'une des faces est soumise à la pression de la conduite
générale et l'autre à la pression du réservoir auxiliaire. Le piston se déplace dans une
chemise dans laquelle est pratiquée une rainure dite rainure d'alimentation.
- un tiroir entraîné par le piston glisse dans le corps de la triple-valve où il sert de distributeur.
- des orifices débouchant dans le corps de la triple-valve mettent cette dernière
respectivement en relation avec la conduite générale, le réservoir auxiliaire, le cylindre de
frein et l'atmosphère.
42
Principe du fonctionnement de la triple-valve (fig. 22)
MARCHE NORMALE
Pendant la marche, le robinet du mécanicien étant placé à la 2° position (dite de
marche), l'alimentation de la conduite générale, à la pression de régime de 5 kg/cm², se fait
par l'intermédiaire de la soupape d'alimentation automatique (compensation des fuites). Le
piston de la triple-valve est à fond de course côté tiroir. L'air contenu dans la conduite
générale pénètre dans la triple-valve, traverse la rainure d'alimentation et se rend au
réservoir auxiliaire qui est ainsi maintenu en charge à la pression de 5 kg/cm² régnant dans
la conduite générale (fig. 22, à gauche).
En même temps, le cylindre de frein est mis en communication avec l'atmosphère par
l'intermédiaire d'un canal ménagé dans le tiroir, tandis que le piston du frein est maintenu
contre le fond du cylindre de frein par le ressort logé dans ce dernier. Les freins sont
desserrés et restent dans cette position tant que la pression dans la conduite générale ne
baisse pas.
SERRAGE DES FREINS A FOND (ou serrage d'urgence)
Si le mécanicien provoque la vidange de la conduite générale, en plaçant la poignée de
son robinet à la 5e position (serrage d'urgence), l'équilibre de pression sur les deux faces du
piston de la triple-valve est rompu en faveur du réservoir auxiliaire où règne toujours la
pression de 5 kg/cm². L'air de ce réservoir, n'ayant pas eu le temps de s'échapper par la
rainure d'alimentation, pousse vivement à fond de course, côté opposé au tiroir, le piston de
la triple-valve qui entraîne avec lui le tiroir, et vient occuper la position indiquée par la figure
22, à droite.
Dans cette position, le tiroir établit la communication du réservoir auxiliaire avec le cylindre
de frein dans lequel pénètre l'air provenant du réservoir auxiliaire. Sous la poussée de l'air
comprimé qui agit sur le piston moteur du cylindre de frein, en surmontant la résistance du
ressort logé dans ce cylindre, le frein serre avec une énergie croissante qui atteint son
maximum lorsque l'équilibre de pression (de l'ordre de 3,4 kg à 4,2 kg/cm², suivant la course
du piston) s'établit entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein.
DESSERRAGE DES FREINS
Les freins étant serrés, si le mécanicien place pendant quelques instants la poignée de
43
son robinet à la première position (dite de desserrage), le réservoir principal de la locomotive
est mis en communication directe avec la conduite générale qui se trouve alors
abondamment alimentée. L'air comprimé afflue dans la triple-valve où il pousse vivement le
piston à fond de course, côté tiroir, passe à travers la rainure d'alimentation et, par le corps
de la triple-valve, se rend dans le réservoir auxiliaire qu'il remplit (fig.22, à gauche).
En même temps le tiroir met le cylindre de frein en communication avec l'atmosphère et
les freins desserrent sous l'action du ressort logé dans le cylindre et du ressort de rappel de
timonerie dont il sera question plus loin.
Le mécanicien place ensuite son robinet à la deuxième position (dite de « marche »). La
pression s'équilibre sur les deux faces du piston de la triple valve au régime de 5 kg/cm2 qui
doit régner dans la conduite générale et l'on se retrouve dans la position de marche normale
décrite ci-dessus.
SERRAGE GRADUÉ(ou serrage de service)
Pour obtenir le ralentisssement qu'il désire ou l'arrêt ordinaire de son train, il n'est pas
nécessaire que le mécanicien serre le frein avec toute son énergie. Or, une triple-valve telle
que nous l'avons décrite ci-dessus ne lui permettrait pas de graduer le serrage.
Lors d'une dépression effectuée dans la conduite générale et conduisant, dans cette
dernière, à une pression supérieure à la pression limite d'équilibre correspondant à une
communication permanente entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein (voir ci-dessus)
le piston de la triple valve serait bien, en effet, tout d'abord poussé à fond de course, côté
opposé au tiroir. Mais, alors, la pression baissant dans le réservoir auxiliaire du fait de la
mise en communication de celui-ci avec le cylindre de frein, il arriverait un moment où cette
pression deviendrait inférieure à celle de la conduite générale. Le piston (et le tiroir) de la
triple-valve seraient alors repoussés à fond de course en sens inverse, ce qui produirait le
desserrage du frein. Le serrage ne se maintiendrait donc pas.
Aussi, les triple-valves comportent-elles, en réalité, deux organes mobiles. Le tiroir est
encastré dans la tige du piston qui, au moyen d'une butée, l'entraîne avec un certain jeu. Un
orifice ménagé dans ce tiroir, pour le passage de l'air se rendant du réservoir auxiliaire au
cylindre de frein, peut être ouvert ou fermé par une soupape solidaire du piston.
Cette soupape s'appelle la valve de graduation (fig. 23).
Le jeu qui existe entre le tiroir et la butée qui l'entraîne permet au piston et à la valve de
graduation qui en est solidaire de se mouvoir entre certaines limites sans que le tiroir se
déplace. C'est l'utilisation de ce mouvement particulier de la valve de graduation pouvant
résulter d'un excès de pression sur l'une des faces du piston qui permet de doser le passage
de l'air du réservoir auxiliaire dans le cylindre de frein et de réaliser ainsi le serrage gradué
44
que nous allons expliquer.
Si, au moyen de son robinet, le mécanicien laisse échapper à l'atmosphère une petite
quantité d'air de la conduite générale (ce qui s'appelle produire une dépression), l'équilibre
de pression sur les deux faces du piston est rompu. La pression dans la conduite générale
étant plus faible que celle du réservoir auxiliaire, le piston effectue sa course complète en
entraînant d'abord la valve de graduation, puis le tiroir (fig. 24).
Figure 23
Figure 24
Dès que l'orifice du tiroir se présente en face de l'orifice ménagé dans la place, l'air du
réservoir auxiliaire pénètre dans le cylindre de frein. La pression monte dans le cylindre et
45
baisse dans le réservoir auxiliaire. Par suite de cette détente, la pression sur la face du
piston, côté tiroir, arrive à être légèrement inférieure à celle de la conduite générale devenue
fixe. Le piston est alors repoussé doucement côté tiroir, et la valve de graduation intercepte
la communication entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein tandis que le tiroir retenu
par son frottement contre la glace, demeure immobile. Le serrage est donc limité
automatiquement.
La pression de l'air dans le réservoir auxiliaire cesse de décroître et conserve une valeur
sensiblement égale à celle de la conduite générale. Le piston reste alors en équiiibre dans
une position intermédiaire où il n'y a ni introduction d'air dans le cylindre, ni échappement
d'air de ce dernier, ni alimentation du réservoir auxiliaire par l'air de la conduite générale. Ce
piston conserve sa position d'équilibre indiquée par la figure 25, tant que le mécanicien
maintient la poignée de son robinet à la position neutre.
Une nouvelle dépression, légère, dans la conduite générale, provoque un nouvel excès de
pression en faveur du réservoir auxiliaire qui repousse le piston de la triple-valve côté
opposé au tiroir sans déplacer ce dernier. La valve de graduation établit de nouveau la
communication avec le cylindre de frein dans lequel s'introduit une nouvelle quantité d'air du
réservoir auxiliaire. Le serrage s'accentue (fig. 24).
Comme précédemment, la pression monte dans le cylindre tandis qu'elle décroît dans le
réservoir auxiliaire où elle finit par devenir légèrement inférieure à celle de la conduite
générale et repousse le piston côté tiroir. La valve de graduation limite de nouveau
automatiquement le serrage (fig. 25).
Si l'on continue jusqu'à l'équilibre des pressions dans le réservoir auxiliaire et le cylindre de
frein, le serrage est effectué à fond et toute nouvelle dépression serait sans action.
On voit ainsi que la pression de l'air introduit dans le cylindre, et par suite le serrage du
frein, dépend de l'importance de la dépression produite dans la conduite générale en
évacuant à l'atmosphère une partie, plus ou moins grande, de l'air qu'elle contient. On peut
donc faire croître, à volonté, cette pression, et par suite l'intensité du serrage au moyen de
dépressions successives dans la conduite générale.
46
Figure 25
Le desserrage est obtenu en réalimentant la conduite générale
Figure 26
47
Figure 28
Figure 27
Conditions à remplir pour le freinage des longs trains
Nous avons vu que, pour serrer les freins, le mécanicien doit évacuer à l'atmosphère une
certaine quantité d'air de la conduite générale. Cette évacuation s'effectuant par un robinet
placé sur la locomotive, on comprend facilement que dans un train long, la pression dans la
conduite générale baissera d'abord en tète du train. En conséquence, le serrage des freins
se produira d'abord sur les véhicules de tète et se poursuivra successivement sur tous les
véhicules jusqu'à celui de queue en suivant la propagation de la dépression dans la conduite
générale ce qui entraîne des tassements et des réactions.
On a donc été conduit à munir les triples-valves de dispositifs (poches accélératrices)
destinés à augmenter la rapidité de propagation de la dépression dans la conduite générale
afin de rendre le serrage des freins plus voisin de la simultanéité sur tous les véhicules du
train.
48
Conditions à remplir pour le freinage des trains de marchandises
Les trains de voyageurs ont une composition homogène. Tous leurs véhicules sont freinés.
Leurs attelages sont énergiquement serrés.
Les trains de marchandises, au contraire, comportent des véhicules des types les plus
divers. Ces véhicules ne sont pas tous freinés - certains étant simplement munis d'une
conduite dite blanche destinée à assurer la continuité de la conduite générale d'un bout à
l'autre du train En outre, tous les attelages entre véhicules sont lâches.
Ces circonstances font que, si on appliquait ici purement et simplement les triples-valves
étudiées pour les trains de voyageurs - où l'on a cherché à avoir un serrage et un desserrage
rapides, - il s'exercerait, lors des freinages, des réactions brutales entre les véhicules qui ne
manqueraient pas d'entraîner des ruptures d'attelages ou, en tout cas, d'être des plus
nuisibles au matériel lui-même et aux marchandises transportées. Ce phénomène se
trouverait d'ailleurs encore aggravé du fait de la grande longueur des trains de marchandises
qui sont souvent beaucoup plus longs que les trains de voyageurs - et d'où il résulte que,
malgré l'emploi de triples-valves accélérant la propagation, les véhicules de tête seraient
déjà le siège d'un freinage notable lorsque ceux de queue commenceraient seulement à
freiner.
Pour obvier à ces inconvénients, on a été amené à faire agir le frein, sur les trains de
marchandises, de façon lente et progressive. De la sorte, les actions qu'exercent les
véhicules les uns sur les autres se modifient doucement et toute réaction brutale se trouve
évitée.
II.5. – Le frein continu a vide
[2] [7] [12] [13] [14]
II.5.A – Généralités
Le frein à vide, inventé postérieurement au frein à air comprimé, fonctionne par l'action de
la pression atmosphérique qui agit à la partie inférieure d'un piston se déplaçant dans un
cylindre vertical dans lequel on a fait le vide.
Ce frein est :
- Continu parce qu'une conduite générale existe sur tout le train et que le méca
49
nicien peut le mettre en action sur tous les véhicules à la fois.
- Automatique étant donné qu'en cas de rupture d'attelage l'air atmosphérique
pénètre dans la conduite générale et bloque les freins.
- Modérable au serrage et au desserrage, le mécanicien pouvant, à volonté, régler
la rentrée de l'air dans la conduite générale ou y faire régner le degré de vide qu'il
désire obtenir.
L'équipement du frein à vide est représenté schématiquement par la figure 29.
a) - équipement avec cylindre combiné,
b) - équipement avec cylindre séparé.
Figure 29
II.5.B. - Fonctionnement
Un éjecteur monté sur la locomotive produit un certain vide dans la conduite générale ainsi
que dans le réservoir auxiliaire et dans le cylindre sur les deux faces du piston. Ce dernier
par son propre poids reste à la partie inférieure et le frein est desserré.
Le serrage s'obtient par l'admission de l'air à la pression atmosphérique dans la conduite
générale et, par suite, dans le cylindre sur la surface inférieure du piston qui est soulevé et
bloque les freins par l'intermédiaire de la timonerie (fig. 30).
50
Figure 30
Le réservoir auxiliaire.
Ce réservoir appelé réservoir de vide est employé avec l'équipement b) à cylindre séparé
dans le but d'augmenter le volume de vide au-dessus du piston. Le serrage du frein produit
par le cylindre est d'autant plus efficace et se conserve plus longtemps que le volume de ce
réservoir additionnel est plus grand. Sur les wagons, le volume de ce réservoir est
approximativement le triple de celui du cylindre de frein.
Le demi-accouplement (Faux accouplement)
Le demi-accouplement est constitué par un boyau en caoutchouc ondulé, renforcé
intérieurement par une armature métallique roulée en forme d'hélice pour empêcher son
aplatissement par la pression atmosphérique lorsque le vide partiel règne à l'intérieur. Il est
fixé au moyen de colliers de serrage sur un col de cygne à l'une de ses extrémités et sur une
tête d'accouplement à l'autre bout (fig.31).
Le faux accouplement est destiné à recevoir la tête d'accouplement lorsque le demiaccouplement est au repos.
51
Figure 31
II.6. - Le frein à assistance électropneumatique (FEP)
[2] [7] [12] [13] [14]
II.6.A - Présentation
Le principal défaut du frein à commande pneumatique réside dans le fait que l'utilisation de
variations de pression dans une conduite est soumise aux contraintes liées à la
compressibilité du fluide utilisé, ainsi qu'aux pertes de charge tout au long de cette conduite.
Il en résulte un temps mort (temps durant lequel aucune réaction ne se produit)
relativement long : de l'ordre de 0,5 à 1 seconde.
Puis on constate des temps de réponse (temps d'obtention de la pression souhaitée)
importants : de quelques secondes à plusieurs dizaines de secondes.
A cela s’ajoute des différences de réponse tout au long d'un train, entraînant une non
simultanéité des variations d'effort de freinage sur tous les véhicules : la vitesse de
propagation d'une variation de pression dans une conduite est au plus égale à la vitesse du
52
son (soit 330 mètres par seconde), mais en pratique elle est plutôt autour de 250 à 280
mètres par seconde ; ceci signifie que pour un train de 750 mètres, le dernier véhicule
commence à freiner 3 secondes après le premier ; et encore, dans le cas où la conduite de
commande est parfaitement rectiligne, ce qui est rarement le cas.
Enfin des pertes de charge apparaissent dans la conduite par strictions aux points de
raccordement et aux divers coudes : ceci induit d'une part des temps de retard
supplémentaires, mais aussi peut engendrer une atténuation de la variation de pression
requise en tête, et donc une différence effective de niveau de freinage entre la tête et la
queue du train.
Ainsi, pour un train d'environ 700 mètres de long, la pression correspondant au freinage
maximal de service (dépression de 1,5 bar dans la Conduite Générale (CG) ) est obtenue en
queue environ 15 secondes après avoir été obtenue en tête.
Comparaison des temps de réaction du frein pneumatique automatique avec
et sans assistance électrique sur un train de 500 mètres
Figure 32
Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.brisou
Ces phénomènes ont imposé sur les équipements de freinage des véhicules des rampes
de montée de l'effort de freinage permettant de "gommer" partiellement ces contraintes afin
d'éviter les efforts longitudinaux au sein du train pouvant conduire à des ruptures d'attelage.
Néanmoins, il est vite devenu clair que s'il reste possible de s'en accommoder pour les
trains de fret (encore que cela péjore grandement les performances en termes de distances
53
d'arrêt), ces contraintes devenaient incompatibles avec une circulation à grande et très
grande vitesse.
Le passage à la commande électro-pneumatique pure étant impossible pour des raisons
de compatibilité avec les matériels existants (notamment en cas de nécessité d'un secours
en ligne), c’est pourquoi on a imaginé d'assister de manière électrique la commande
pneumatique.
Ainsi est né ce qui a été appelé le frein électro-pneumatique, ou frein E.P., ou F.E.P. Deux
types co-existent :
le frein E.P. direct : les lignes de train électriques en parallèle de la CG viennent, au niveau
de chaque véhicule, agir directement sur la pression aux cylindres de frein, la variation de
pression dans la CG créée en parallèle n'intervenant qu'en redondance en cas de défaillance
du frein E.P.
Le frein E.P. indirect : les lignes de train en parallèle de la CG viennent, au niveau de
chaque véhicule, agir sur la CG en reproduisant localement (et simultanément sur chaque
véhicule) la variation de pression commandée en tête au niveau du robinet de mécanicien.
Le frein E.P. direct reste peu utilisé, et s'apparente en fait à la commande électropneumatique avec redondance pneumatique, telle qu'elle équipe certains engins.
Le frein E.P. indirect est en revanche couramment utilisé sur les trains de voyageurs, et sur
certains trains de fret rapides. La SNCF impose l'équipement des trains circulant à plus de
160 km/h, et son isolement sur ces trains impose une restriction de vitesse à 160 km/h (sauf
pour les TGV). Nous nous cantonnerons à la description de ce dernier.
On entend souvent parler de frein électro-pneumatique, d'assistance électro-pneumatique
du frein ou de commande électro-pneumatique du frein.
Il faut en fait bien distinguer :
* le frein électro-pneumatique en tant que tel : il s'agit d'un système de frein pour lequel la
commande du freinage sur le train fait appel à des lignes de train électriques (voire à un bus
informatique), tandis que la commande locale des freins (l'effort de freinage) est assurée par
de l'air comprimé. Dans cette configuration, il n'y a plus de Conduite Générale de frein (CG).
Toute défaillance de la commande peut entraîner la nécessité de secourir le train.
* l'assistance électrique du frein pneumatique : appelée également frein électropneumatique, il s'agit simplement d'un palliatif aux défauts spécifiques de la commande
54
pneumatique de frein. Mais la commande principale du freinage reste dans ce cas assurée
par le biais d'une Conduite Générale (CG) pneumatique et d’une Conduite Principale (CP).
Cette dernière, appelée aussi Conduite d'Equilibre (CE) dans certains cas, permet d'assurer
l'alimentation en air comprimé de l'ensemble des équipements du train (frein, suspension
secondaire pneumatique, portes, etc.). La défaillance de l'assistance électrique du frein
pneumatique n'entraîne au plus qu'une restriction de vitesse.
II.6.B. - Principes de fonctionnement
L'équipement de base de chaque véhicule comporte deux électrovalves : une de serrage et
une de desserrage.
La commande du frein E.P. est assurée par le robinet de mécanicien, par l'intermédiaire
d'un manostat différentiel comparant la pression dans le réservoir égalisateur (RE) du robinet
de mécanicien et la pression dans la Conduite Générale (CG). Lorsque la pression dans le
RE est inférieure à celle de la CG, le manostat commande la mise sous tension de la ligne
de train serrage. Lorsque la pression dans le RE est supérieure à celle de la CG, le manostat
commande la mise sous tension de la ligne de train desserrage.
Sur les robinets un peu plus anciens, la commande de mise sous tension des lignes
serrage ou desserrage est assurée à partir du relais principal du robinet de mécanicien,
grâce à des contacts actionnés par l'équipage mobile du relais.
Dans les deux cas, les contacts du manostat différentiel ou associés au relais principal
agissent sur deux relais électriques qui alimentent effectivement les lignes de train (afin
d'éviter la circulation d'un courant trop important dans les contacts du manostat ou du relais
principal).
Le serrage est effectué par le biais d'une boucle : la ligne serrage parcourt toute la
longueur du train, et est rebouclée sur le dernier véhicule par un manostat connecté sur la
CG en aval du robinet d'arrêt (juste avant le demi-accouplement flexible). Sur un véhicule
intermédiaire, le contact du manostat est ouvert car celui-ci est sous pression, tandis que sur
le dernier véhicule le contact du manostat est fermé car celui-ci est hors pression (le robinet
d'arrêt est fermé, et le demi-accouplement est vide d'air) : ce contact fermé connecte la ligne
de train serrage du frein E.P. sur la ligne de train retour serrage du frein E.P., qui parcourt
également toute la longueur du train et sur laquelle sont connectées les électrovalves de
serrage de chaque véhicule.
55
La ligne desserrage est, quant à elle, simple : les électrovalves de desserrage de chaque
véhicule sont connectées directement sur cette ligne.
II.6.B.a. - Phase serrage
Nous exposerons le principe d'une commande par manostat différentiel.
Lorsque la pression dans le RE est inférieure à celle de la CG, le manostat ferme le
contact serrage, qui alimente le relais électrique de serrage. Celui-ci provoque la mise sous
tension de la ligne serrage, laquelle provoque l'excitation de l'électrovalve de serrage sur
chaque véhicule par le biais de la ligne retour serrage alimentée par la ligne serrage via le
manostat de rebouclage du véhicule de queue. Chaque électrovalve de serrage assure
localement une ponction d'air dans la CG, ce qui permet une mise en freinage immédiate du
véhicule concerné.
Figure 33 : Phase serrage
56
En parallèle, le robinet de mécanicien assure la chute de pression dans la CG en tête du
train.
Lorsque la pression dans la CG s'égalise avec celle du RE à environ 0,15 bar près, le
manostat ouvre le contact de serrage, lequel coupe l'alimentation du relais de serrage. La
ligne serrage est désexcitée, de même que la ligne retour serrage : l'électrovalve de serrage
de chaque véhicule est désexcitée, stoppant la vidange locale de la CG.
Figure 34
Le robinet de mécanicien termine seul l'égalisation des pressions RE et CG.
57
II.6.B.b. - Phase desserrage
Lorsque la pression dans le RE est supérieure à celle de la CG, le manostat ferme le
contact desserrage, qui alimente le relais électrique de desserrage. Celui-ci provoque la
mise sous tension de la ligne desserrage, laquelle provoque l'excitation de l'électrovalve de
desserrage sur chaque véhicule. Chaque électrovalve de desserrage assure localement un
remplissage d'air de la CG à partir de la CP (via un détendeur réglé à 5 bar), ce qui permet
un desserrage (partiel ou complet, suivant ce que l'agent de conduite a demandé) immédiat
du véhicule concerné.
Figure 35 : Phase desserrage
En parallèle, le robinet de mécanicien assure la remontée de pression dans la CG en tête du
train.
Lorsque la pression dans la CG s'égalise avec celle du RE à environ 0,15 bar près, le
manostat ouvre le contact de desserrage, lequel coupe l'alimentation du relais de
58
desserrage. La ligne desserrage est désexcitée : l'électrovalve de desserrage de chaque
véhicule est désexcitée, stoppant le remplissage local de la CG.
Figure 36
Le robinet de mécanicien termine seul l'égalisation des pressions RE et CG.
Cas particulier des automotrices SNCF
Le frein E.P. décrit ci-dessus a été conçu dans l'optique d'équiper des rames sécables,
c'est-à-dire composées de véhicules qui peuvent être fréquemment séparés les uns des
autres. C'est pourquoi notamment la commande se fait par émission de courant (excitation
des électrovalves), de manière à éviter les déclenchements intempestifs du freinage
(sources de retard) en cas de problème de contacts au niveau des connecteurs électriques
sur les câblots entre véhicules.
59
Dans le cas des automotrices, la composition est généralement invariable en service
commercial, et seules les transitions Unité Simple (US) à Unité Multiple (UM) ou vice-versa
est possible. Dans ce cas, les connexions se font automatiquement via les coupleurs
électriques des attelages automatiques, à la fiabilité nettement meilleure. Le frein E.P. de
ces engins est donc souvent conçu un peu différemment, notamment au niveau de la ligne
serrage qui est alors réalisée en courant de repos : le freinage est commandé par coupure
de la ligne serrage (désexcitation des électrovalves). Le desserrage reste, quant à lui, réalisé
par émission de courant (pour des raisons de sécurité).
Les TGV font l'objet d'un traitement un peu particulier, avec deux niveaux :
* un niveau rame comportant deux lignes principales, connectées avec celles de l'autre
rame en cas d'UM
* un niveau demi-rame, constitué de quatre demi lignes (deux de serrage, deux de
desserrage) commandées par relais (installés en R4) depuis les lignes rame, et sur
lesquelles sont connectées les électrovalves.
Une boucle de contrôle du serrage permet de vérifier qu'au niveau de chaque rame l'ordre
de serrage est bien arrivé à chaque extrémité depuis la R4, et de signaler tout défaut en
cabine.
Enfin, le remplissage de la CG se fait depuis le Réservoir Auxiliaire local : celui-ci étant
alimenté à 5,4 bar, ceci permet de garantir l'absence de surcharge importante de la CG sans
obérer la capacité de freinage, le RA étant alimenté par la CP (donc en permanence).
A noter que les engins moteurs (locomotives et motrices des rames TGV) sont en général
dépourvus d'équipement de frein E.P. (électrovalves de serrage et desserrage). La proximité
du robinet de mécanicien sur l'engin de tête risquerait de provoquer des instabilités
transitoires de la pression CG en cas de présence d'un second point de vidange ou
remplissage de la CG à quelques mètres de distance. Quant aux engins moteurs
intermédiaires (comme les motrices TGV), leur faible longueur n'altère en rien la vitesse de
propagation des variations de pression grâce à l'équipement frein E.P. des véhicules
encadrants.
60
Autres types d'assistance électro-pneumatique
Pour terminer, on peut citer le cas de l'ICE, sur lequel le frein E.P., de type indirect, est
commandé par le biais du réseau informatique de bord : les électrovalves de serrage et
desserrage sont pilotées une l'électronique de freinage locale à chaque remorque.
II.7. - Le Frein électro-pneumatique
[2] [7] [12] [13] [14]
Le frein électro-pneumatique correspond à une architecture selon laquelle :
•
la commande du freinage est réalisée de manière purement électrique
•
l'énergie produisant l'effort est pneumatique
Le frein électro-pneumatique possède sa propre conduite pneumatique, à savoir la
Conduite Principale (CP) - appelée aussi Conduite d'Equilibre (CE) dans certains cas - qui
permet d'assurer l'alimentation en air comprimé de l'ensemble des équipements du train
(frein, suspension secondaire pneumatique, portes, etc.).
Le frein électro-pneumatique a été développé dans les années 60 pour améliorer
notablement les performances des matériels urbains, notamment des métros pour lesquels
les premiers systèmes de pilotage automatique sont apparus à cette époque. Il s'est de plus
avéré que seule la commande électrique pouvait, grâce à ses temps de réponse quasi-nuls,
se marier avec un système de pilotage automatique intégral (type VAL ou Météor).
En cas de défaillance du frein électro-pneumatique, la conduite générale ainsi que les
équipements du frein pneumatique vu précédemment sont toujours présents. En effet les
trains munis du frein électro-pneumatique peuvent rouler uniquement en utilisant le frein
pneumatique simple, seules des restrictions de vitesses limites sont imposées dans ce cas.
61
II.7.A. – La commande de freinage du train
La commande du freinage de service est, dans la très grande majorité des cas, associée à
la commande de traction : les deux utilisent le même manipulateur, qui dispose d'une plage
traction lorsqu'il est poussé vers l'avant et d'une plage freinage lorsqu'il est tiré vers l'arrière
Le manipulateur intègre des potentiomètres électriques qui délivrent une tension
proportionnelle à la position du manipulateur dans chacune des plages, ainsi que des
contacts indiquant s'il s'agit de la plage traction ou de la plage freinage.
La tension délivrée par les potentiomètres et l'état des contacts de position sont fournis à
une carte électronique (l'émetteur de consigne), laquelle se charge de coder la consigne
d'effort (traction ou freinage) sous forme d'une signal, généralement de type PWM : la valeur
d'effort est fonction du rapport cyclique du signal, la fréquence et la tension étant fixe
Figure 37
Principe de fonctionnement du PWM : U (tension) et T (période, image de la fréquence) sont
fixes, tandis que t varie.
Le taux du signal PWM est le rapport t/T, dont la valeur en % détermine la consigne d'effort
62
La distinction entre traction et freinage se fait soit en signant la valeur du signal PWM (+
pour la traction, - pour le freinage), soit en réservant une plage pour la traction et une plage
pour le freinage (par exemple 52% à 95% = traction, 52% à 48% = neutre, 48% à 10% =
freinage), soit en positionnant en parallèle des lignes de train logiques (alimentées à la
tension batterie, et étant soit sous tension, soit coupées) indiquant s'il faut réaliser l'effort
demandé en traction ou freinage.
Les engins les plus modernes utilisent même un bus informatique au lieu des lignes de
train PWM et traction/freinage précitées : toutes les informations de traction, freinage et
consigne d'effort sont alors transmises sous forme entièrement numérique par le biais de
l'unité centrale informatique, laquelle reçoit en entrée la tension variable du manipulateur
traction/freinage.
II.7.B. – La commande du freinage des véhicules
Au niveau de chaque véhicule moteur, une électronique de commande traction/freinage
reçoit les ordres de traction et freinage (signal PWM, et éventuellement les ordres logiques
traction et freinage). Ces signaux sont décodés par cette électronique, et traduits en un effort
à réaliser en traction ou freinage.
Les algorithmes internes décident alors, dans le cas du freinage, de commander en priorité
le frein dynamique, puis en complément le frein mécanique. Ce complément de frein
mécanique peut être commandé sur le véhicule lui-même, ou requis auprès d'un véhicule
remorqué voisin par le biais d'une liaison électrique avec l'électronique de freinage de ce
véhicule.
Au niveau de chaque véhicule remorqué, une électronique de commande freinage reçoit
également les ordres traction et freinage (signal PWM, et éventuellement les ordres logiques
traction et freinage). Ces signaux sont décodés par cette électronique, et traduits en un effort
à réaliser (dans ce cas, aucune action n'intervient en phase de traction).
Les algorithmes internes décident alors de réaliser ou non un effort de freinage, en fonction
des lois de conjugaison définies ou sur demande d'une électronique de commande
traction/freinage d'un véhicule moteur voisin.
Dans le cas d'utilisation d'un bus informatique, une carte d'interface intégrée à chaque
électronique permet de lire les messages véhiculés par le bus, d'en extraire les consignes de
traction et freinage et d'en déduire l'effort à réaliser sur le véhicule. Les éventuelles
63
informations échangées d'un véhicule moteur vers un véhicule remorqué sont également
transmises via le bus informatique.
Dans certains cas (matériels urbains notamment), au niveau de chaque véhicule
l'électronique de traction/freinage récupère une information de pesée (du véhicule lui-même)
via un capteur de pression sur le circuit de la suspension secondaire pneumatique, ou
depuis un capteur de charge entre caisse et bogie, et corrige la consigne d'effort à réaliser
en fonction de cette charge.
L'électronique commande ensuite un transducteur électro-pneumatique, de manière à
transformer la consigne d'effort en une pression pneumatique. Il existe deux types de
transducteurs :
•
l'électrovalve modérable : la pression de sortie est fonction du courant qui la traverse.
•
le régulateur analogique : la pression de sortie est commandée par deux
électrovalves tout ou rien (une de remplissage, une de vidange) pilotant la pression
dans une petite capacité, un capteur de pression permettant à l'électronique de
piloter les deux électrovalves pour ajuster finement la pression dans la capacité.
La pression pilote sortie du transducteur est délivrée à un relais de débit à travers un
sélecteur de circuit (qui laisse passer la plus grande des deux pressions qu'il reçoit en
entrée), lequel relais de débit alimente les cylindres de frein du véhicule.
II.7.C. - La commande du freinage d'urgence
II.7.C.a. - Commande de freinage du train
La commande de freinage d'urgence est totalement découplée de la commande du
freinage de service, de manière à garantir un niveau de sécurité élevé. La commande est,
dans la très grande majorité des cas, réalisée par le biais d'une boucle d'urgence qui
parcourt toute la longueur du train, et est bouclée dans le dernier véhicule pour revenir en
tête. En cas de circulation en unité multiple (UM), la boucle est en général automatiquement
reconfigurée pour se reboucler sur le dernier véhicule de la rame de queue.
La boucle d'urgence est en permanence sous tension, alimentée soit directement depuis la
batterie, soit par le biais d'une alimentation à potentiel flottant (permettant de se prémunir
64
contre les réalimentations intempestives de la boucle). Pour déclencher le freinage
d'urgence, il suffit d'ouvrir l'un des contacts installés en série sur cette boucle pour que celleci soit au potentiel nul, indiquant la commande d'un freinage d'urgence.
Chacun des contacts installés sur la boucle est actionné par un équipement donné :
position urgence du manipulateur traction/freinage, coup-de-poing d'urgence ou équipement
de sécurité (contrôle de vitesse, etc.).
II.7.C.b. - Commande du freinage des véhicules
Au niveau de chaque véhicule, une électrovalve d'urgence est soit connectée directement
sur la boucle d'urgence, soit alimentée par le biais d'un relais électrique d'urgence connecté
directement sur la boucle d'urgence. Lorsque celle-ci est sous tension, chaque électrovalve
d'urgence est maintenue excitée et délivre une pression de sortie nulle. Lorsque la boucle
d'urgence est ouverte, chaque électrovalve d'urgence est désexcitée, et délivre une pression
prédéfinie correspondant à l'effort de freinage d'urgence.
La pression de sortie de l'électrovalve d'urgence est délivrée au relais de débit via le
sélecteur de circuit, le relais de débit alimentant les cylindres de frein du véhicule.
En général, la coupure de la boucle d'urgence provoque en parallèle l'ouverture du
disjoncteur, ce qui inhibe le frein dynamique mais garantit surtout une coupure certaine de la
traction.
En parallèle, chaque électronique reçoit l'information de freinage d'urgence par lecture de
l'état de la boucle, et force en sortie du transducteur électro-pneumatique une pression
correspondant à l'effort de freinage d'urgence : cette disposition garantit qu'en cas de
défaillance de l'électrovalve d'urgence ou de blocage du sélecteur de circuit, l'effort de
freinage d'urgence sera bien commandé.
La correction de charge est ici réalisée soit par le biais du relais de débit s'il est de type autovariable, soit par le biais d'un limiteur de pression connecté à la suspension pneumatique ou
au capteur de charge et permettant de délivrer en sortie d'électrovalve d'urgence une
pression proportionnelle à la charge, dans la limite d'un état de charge maximal prédéfini.
65
66
III. Autre type de freinage : électromagnétique et rhéostatique.
67
III.1 Le système de freinage électromagnétique.
[6] [10] [11] [15] [16] [17]
Le phénomène de lévitation électromagnétique, supprimant la majeure partie des
contacts physiques et donc de frottement, a beaucoup retenu l’attention au cours de ces
dernières années, surtout en ce qui concerne le transport à grande vitesse. En effet es
dispositifs de suspension ou lévitation comme le principe du cousin d’air sont bien connu
mais on peut encore cité en terme de transport :
•
La suspension ou la lévitation utilisant des aimants permanents.
•
La lévitation basée sur les courants de Foucault.
(On utilise le terme de suspension quand il est question de forces d’attraction alors que
lévitation s’utilise lors de répulsion).
III.1.A Généralités
Les tramways utilisent le freinage électromagnétique développé dans les années
soixante en Allemagne et en France avec l’usage de la grande vitesse. Il consiste donc à
l’application d’un patin constitué d’électro-aimant sur la surface de chaque rail. Ils créent un
effort vertical par attraction qui avec la force de frottement entre le rail et le patin va ralentir le
train. Le champ se reboucle de manière transversale dans le rail, c'est-à-dire que chaque
élément du patin comporte un pôle nord et un pôle sud côte à côte.
Il est d’autre part quasiment insensible aux conditions extérieures et aux facteurs
dégradant cette adhérence ; ce qui fait de lui un bon complément de décélération très fiable
pour les vitesses élevées. Or la vitesse des tramways et du RER n’ayant qu’une vitesse
maximale s’approchant aux alentours de quatre vingt kilomètres heure, il est très adapté à
ceux-ci. Son utilisation a également été adaptée aux métros et aux grandes lignes.
• Qu’est ce qu’un aimant ?
Un aimant est un oxyde naturel de fer fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’està-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive (voir définition) sont grands. Cela lui
donne des propriétés particulières comme celle d'exercer une force d'attraction sur tout
matériau ferromagnétique.
68
Le ferromagnétisme est la propriété qu'ont certains corps de s'aimanter très fortement
sous l'effet d'un champ magnétique extérieur. Les aimants peuvent même garder une
aimantation importante même après la disparition du champ extérieur. Pour l'usage
industriel, seul le Fer, le Cobalt et le Nickel sont ferromagnétiques. Certaines terres rares
(Lanthanides dans la classification périodique) sont également ferromagnétiques à basse
température. En ce qui concerne les alliages, la situation est très complexe : certains alliages
de Fer et de Nickel ne le sont pas, alors que l'alliage constitué uniquement de métaux non
ferromagnétiques (61 % Cu, 24 %Mn, 15 % Al) est ferromagnétique. D’autre part il faut
ajouter les ferrites dont la composition est de la forme (MO ; Fe2O3) ou M est un métal
divalent et dont le représentant le plus ancien est la magnétite Fe3O4 (FeO ; Fe2O3). Notons
également que plus récemment a été découvert de nouveaux matériaux tels que le baryum
ferrite et le samarium cobalt plus performant. En effet, ils ont une force coercitive 20 à 50 fois
pus importantes que celle des aimants classiques.
Figure 38 : Aimant en lévitation
Source Internet : www.wikipédia.fr
Les aimants contiennent presque systématiquement des atomes d'au moins un des
éléments chimiques suivants : fer, cobalt ou nickel ou de la famille des Lanthanides (terres
rares). Les aimants naturels sont des oxydes mixtes de Fer II et de Fer III de la famille des
ferrites (oxyde mixtes d'un métal divalent et de Fer III). Ce sont des matériaux magnétiques
durs.
69
Figure 39
Définition :
•
Le champ rémanent est le champ magnétique existant dans le matériau en
l'absence de courant.
•
L'excitation
coercitive
de
démagnétisation
est
l'excitation
(champs
magnétique créé par des courants circulant autour du matériau) qu'il faut
produire pour démagnétiser ce matériau.
Quelques chiffres à propos de ces matériaux :
matériaux
Br en Tesla
Hc en kA/m
T° de Curie en °C
Remarques diverses
ferrites
0,2 à 0,4
200
300
les moins chers
Alnico
1,2
50
750 à 850
Samarium
Cobalt
0,5
800
700 à 800
Néodyme fer
bore
1,3
1500
310
Figure 40
se démagnétisent
trop facilement
prix élevé à cause
du Cobalt
prix en baisse
(brevets), sujet à
l'oxydation
70
•
La température de Curie : température pour laquelle le matériau perd
(irréversiblement) son aimantation.
Dans l’utilisation du freinage les aimants sont magnétisés au moyen d’un courant
passant à travers une bobine entourée autour de l’aimant
III.1.B Fonctionnement sur le tramway et le RER.
Les patins équipant les tramways sont de types à suspension basse, c'est-à-dire qu’ils
sont fixés au châssis de bogie par l’intermédiaire de ressorts qui maintiennent les patins à
une distance du rail de 10 mm environ. Bien qu’étant faible, cette distance est suffisante au
bon fonctionnement du système. En effet, elle est suffisante pour la mise sous tension des
patins provoque leur application sur les rails par l’effet d’attraction magnétique (ce montage
n’étant rendu possible que par la faible vitesse des tramways : 80 km/h).
D’autre part les patins magnétiques montés sur ces types de véhicules sont en général
constitué d’un même bloc à cause de leur faible longueur d’environ un mètre maximum.
Enfin les patins sont maintenus appliqués jusqu’à l’arrêt total du véhicule afin de garantir
un complément de décélération le plus longtemps possible.
Figure 41 : Patins électromagnétiques à suspension basse.
71
III.1.C Sur les grandes lignes et métro.
III.1.C.a Fonctionnement
Les patins qui équipent les matériels sub-urbains et grandes lignes sont eux à
suspension haute, c’est à dire qu’ils sont fixés aux châssis de bogie part l’intermédiaire de
vérins pneumatiques maintenant les patins à une distance d’environ cent millimètres du rail
afin d’éviter les contacts inattendus lors des circulations à grande vitesse. Lors du
déclenchement du freinage les vérins permettent d’approcher les patins à une distance
suffisamment faible pour que la mise sous tension entraîne le plaquage des patins sur les
rails par attraction magnétique.
A la fin du freinage, l’alimentation électrique est coupée et les vérins sont vidangés, ce
qui implique la remonté des patins par les ressorts intégrés aux vérins. Les vérins dans ce
cas remonte à une vitesse de 15 km/h. De plus ces patins sont articulés pour qu’ils épousent
la forme des différents types de voies et d’appareils de voies et sont également muni
d’étraves pour faciliter le passage sur les appareils de voies (exemple : cœur d’aiguille).
Notons leur distance qui est d’environ 1,3 mètres.
III.1.C.b La fixation
Les patins des freins électromagnétiques sont montés entre les roues du trains, fixés
à une poutre solidaire du train suivant sa longueur.
III.1.C.c L’alimentation
Le type de frein électromagnétique le plus répandu est celui qui est constitué de
bobinage alimenté par la batterie du véhicule. D’autre part il existe aussi des freins à aimant
permanent, c'est-à-dire qu’ils sont indépendants de l’alimentation électrique du véhicule.
Cependant leur fonctionnement nécessite un mécanisme supplémentaire de type
hydraulique ou bien pneumatique afin de permettre le bouclage du flux magnétique des
aimants.
72
Figure 42 : Patins articulés à suspension haute.
III.2 Vers une nouvelle technologie : les courants de Foucault.
III.2.A Historique des courants de Foucault.
•
milieu du XIXème siècle : le physicien français Léon FOUCAULT fait la découverte
des courants induits dans les masses métalliques.
•
1903 : STECKEL dépose le premier brevet de ralentisseurs électromagnétiques.
•
1936 le français Raoul SARAZIN réalise la première application pratique sur véhicule
d'un ralentisseur utilisant le principe des courants de FOUCAULT.
•
1950 reprise par le groupe Labinal à Rodez.
•
2001 reprise par le groupe VALEO.
III.2.B Introduction
Si l’on déplace un morceau de métal devant un aimant créant un champ magnétique
le métal s’échauffe car un courant vient d’être créé à l’intérieur. C’est cette expérience qui
est donc à la source des ralentisseurs électromagnétiques.
73
III.2.C Que sont les courants de Foucault ?
Dans un conducteur une partie des électrons est libre de se déplacer, et leur
mouvement, sous l’effet d’une force, engendre le courant électrique. Un aimant créant un
champ magnétique qui exerce une force sur les charges en mouvement, force
perpendiculaire au mouvement des charges, tend à incurver leurs trajectoires. Quand nous
déplaçons un morceau de métal, les électrons subissent cette force et sont animés d’un
mouvement que l’on désigne par «courant de Foucault». L’intensité du courant est
proportionnelle à la vitesse de déplacement du matériau et à l’amplitude du champ
magnétique. Les courants de Foucault ont des parcours compliqués au sein de la matière où
aucun fil ne les guide. On sait toutefois qu’ils forment des lacets et des boucles, d’où leur
autre nom de «courants tourbillonnaires».
III.2.D Principe des courants de Foucault
Les courants de Foucault sont
en fait des courants induits dans le conducteur
soumis à un champ magnétique variant au cours du temps. Ces courants se répartissent tel
qu’ils s’opposent à la variation du champ magnétique d’excitation qui leur a donné
naissance. Leur intensité, leur répartition et le champ résultant dépendent de la conductivité
électrique, de la perméabilité du matériau, de la fréquence de travail, de la géométrie du
conducteur, du couplage entre le conducteur et l’inducteur mais également des défauts,
comme les fissures, dont la présence se manifeste à travers une combinaison complexe des
paramètres qui viennent d’être cités. Notons aussi que la température est un élément à
prendre en compte puisque la perméabilité magnétique et la conductivité électrique varient
en fonction de celle-ci. D’autre part les courants de Foucault provoquent un échauffement
par effet Joule de la masse conductrice.
Lorsque la variation de flux est due à un déplacement du milieu devant un champ
magnétique constant, les courants de Foucault sont à l’origine de l’apparition de la force de
Laplace (dF=Idl^B) qui s’opposent au mouvement. D’où le freinage réalisé. Rajoutons que
plus la vitesse de déplacement est élevé plus le freinage sera efficace.
III.2.E Les pertes dues aux courants de Foucault.
74
Hypothèses nécessaires :
Les pertes dues aux courants de Foucault se calculent grâce aux hypothèses
suivantes : le flux doit varier sinusoïdalement, la largueur de la plaque doit être beaucoup
plus grande que son épaisseur et enfin que les courants ne modifient pas la distribution du
flux magnétique
Calcul des pertes :
Une plaque métallique est soumise à une induction du type Bm.sin (wt). La force
électromotrice induite le long de la boucle est par définition la dérivée du flux par rapport au
temps, c'est-à-dire E=-2.a.y.Bm.w.cos (wt). D’autre part la résistance du chemin cylindrique
vaut R= (2.a.p)/ (h.dy)
Ainsi la puissance dissipée le long de ce chemin vaut :
dP= [(a.w.Bm)² .h.y².dy]/(p.a)
p étant la masse volumique du matériau
La puissance totale dissipée dans le bloc métallique est donc de :
P = (4π².h.a.(Bm)².f².e^3)/(24.p)
Figure 43 : Plaque mince.
D’après Electomagnetisme d’André Vander Vorst [18].
75
Comment réduire ces pertes ?
Pour réduire ces pertes il faut utiliser des matériaux ayant des résistivités assez
élevées. Cela explique qu’on utilise l’acier au silicium comme matériau magnétique basse
fréquence plutôt que le fer car il est cinq fois plus résistif.
Le second moyen pour les réduire est de diminuer l’épaisseur du matériau.
III.3 Freinage rhéostatique.
III.3.A Généralités.
Ce mode de freinage utilise la propriété de réversibilité de fonctionnement qu'offre la
dynamo à courant continu
- soit fonctionnement en récepteur (cas de la traction),
- soit fonctionnement en générateur (cas du freinage).
Dans le cas de freinage électrique, les moteurs de traction, en« traînés par le train,
fonctionnent en générateurs. L'énergie ainsi produite est
- soit dissipée sous forme calorifique dans des résistances disposées sur l'engin moteur.
C'est le freinage rhéostatique.
- soit renvoyée à la caténaire. C'est le freinage par récupération.
III.3.B Domaine d'application.
C'est l'adhérence rail - roue qui assure l'entraînement des moteurs. Une première
limitation de l'effort de freinage est donc déterminée par le coefficient d'adhérence roue - rail.
Une deuxième limitation est évidemment imposée par les caractéristiques de
l'équipement de la locomotive. Ainsi, pour fixer les idées, si on souhaite disposer d'un effort à
la jante de 10 000 daN à 160 km/h, il faut, compte tenu des rendements, que l'équipement
de freinage soit capable de dissiper, dans le cas d'un freinage rhéostatique, une puissance
d'environ 4 500 kW.
Or, la décélération à 1 m/s² d'un train de 800 t et d'une locomotive de 80 t exige un
effort de retenue de l'ordre de 90 000 daN.
76
On conçoit donc que l'on ne puisse pas utiliser le freinage électrique seul de l'engin
moteur pour assurer l'arrêt du convoi. Chaque véhicule doit comporter son propre dispositif
de freinage qui lui confère les performances de freinage nécessaires.
Par contre, le freinage électrique seul peut être utilisé pour assurer le freinage d'arrêt de
l'engin moteur lui-même. Cette solution présente un avantage important :elle libère les roues
de l'engin moteur des contraintes thermiques et de l'usure que provoque le frein à frottement.
Ceci est tout particulièrement important pour les engins moteurs pratiquant les grandes
vitesses, car la bonne conservation du profil des roues est un facteur très favorable au
maintien, dans le temps, d'une bonne stabilité en ligne.
Un autre domaine d'application du freinage électrique est le maintien de la vitesse du
convoi dans les pentes, les efforts nécessaires dans ce cas étant tout à fait compatibles avec
la valeur du coefficient d'adhérence de l'engin moteur. Par exemple, si l'on ne tient pas
compte de la résistance à l'avancement, un train de 800 tonnes exige, en pente de 10 °/°°,
un effort de retenue d'environ 8 000 daN. Ce mode de freinage présente l'avantage d'une
grande souplesse d'emploi et évite l'utilisation du frein pneumatique dont l'action prolongée
sur les tables de roulement est un facteur de dégradation. En outre, la marche en dents de
scie due à l'effet des serrages successifs se trouve ainsi évitée. C'est là un avantage
complémentaire de confort.
Dans le cas de métropolitains circulant en tunnel, le freinage par récupération
retrouve actuellement un regain d'intérêt ; ce mode de freinage permet, en effet, de ne pas
dissiper en énergie calorifique dans l'atmosphère l'énergie de freinage dépensée au cours
des arrêts aux stations . On y gagne considérablement en ce qui concerne l'échauffement
des tunnels.
77
78
Conclusion
L’évolution du freinage ferroviaire peut paraître lente mais elle reste perpétuelle. En
effet
en raison des besoins croissants en matière de vitesse, dus à une concurrence des
modes de transports toujours plus importante, le progrès dans le domaine du freinage doit
être permanent. Ainsi le risque encouru par les sociétés de transport ferroviaire est une
évolution dans l’augmentation des vitesses trop élevée par rapport à celle faite dans les
nouvelles technologies de freinage. En effet, elles sont responsables de la sécurité des
personnes qu’elles transportent. Elles doivent toujours avoir pour objectif une meilleure
dissipation de la chaleur et une réduction des crissements dus au freinage, tout en gardant
un coût compétitif. La recherche dans ces domaines a montré que ces améliorations
passaient par de nouveaux matériaux, des traitements de matériau ou bien la lévitation.
Malgré des résultats satisfaisants pour les vitesses actuelles, le besoin permanent de gain
de temps fait que les vitesses s’élèveront encore. Le problème qui se pose alors est : quels
seront les nouveaux systèmes de freinage qu’elles utiliseront. Pour l’instant, les recherches
portent sur les matériaux : un disque en aluminium qui aurait des propriétés plus adaptées
au freinage ferroviaire souhaité. En ce qui concerne les commandes de freinage, la
commande électronique devrait se généraliser pour les trains de fret grâce à ses nombreux
avantages tel qu’une distance d’arrêt plus courte, une moindre consommation d’énergie et
une meilleure pilotabilité des freins.
79
80
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Sites Internet :
[1] Page consulté le 12/02/06
[En Ligne] http://lwdr.free.fr/semelle.html
[2] Florent Brisou Page consulté le 15/12/2005 Rail 21
[En Ligne] http://perso:wanadoo.fr/florent.brisou
[3] Page consulté le 15/12/2005 équipement de freinage
[En Ligne] http://www.emdx.org/rail/30ansTGV/D-EquipementDeFreinage.html
[4] Florent Brisou Page consulté le 18/12/2005 le lexique ferroviaire
[En Ligne] http://perso.wanadoo.fr/florent.brisou/lexique.htm
[5] Page consulté le 13/12/2005 le frein au chemin de fer
[En Ligne] http://www.foudurail.net/frein.html
[6] Page consulté le 15/12/2005 principe des courants de Foucault
[En Ligne] http://www.cofrend.com/index.php?page=controle_foucault&lang=&func=methode
[7] Page consulté le 12/12/2005 Dissiper l'énergie : les différents moyens de freinage
[En Ligne] http://perso.wanadoo.fr/florent.brisou/Freinage%20organes.htm
[8] Page consulté le 15/12/2005 informations pour la commande
[En Ligne] http://www.magtrol.com/francais/fiches_technique/wbpb115_fr.pdf
[9] Page consulté le 20/12/2005 quelques principes de bases
[En Ligne] http://perso.wanadoo.fr/florent.brisou/Freinage%20principes.htm
[10] Page consulté le 18/12/2005 mesure et contrôle des courants de Foucault
[En Ligne] http://membres.lycos.fr/tipemaster/Dossiers/Foucault/Foucault.html
[11] Page consulté le 15/12/2005 TGV 001
[En Ligne] http://fr.wikipedia.org/wiki/TGV_001
Ouvrages :
[12] SNCF/Direction du transport/Organisme d’études traction.- Recueil des compléments
techniques aux livrets d’étude des engins moteurs, 125 p.
[13] BAILLEUL M. .- Le matériel roulant.- Paris - Léon Eyrolles, 1945.- 315 p.
[14] SNCF. .- Notice technique : Manuel du frein : Description des appareils de frein
continu.- Paris : 1968.-121 p.
[15] WEIL P.- Les chemins de fer.- Nancy : Larousse, 1964.- 448 p.
[16] VANDER VORST DE BOECK A., Electromagnétisme champs et circuits.- Bruxelles :
De Boeck, 1994 .- 368 p.
[17]VUILLERMOZ P.L. - Les courants de Foucault Principes Mesure et Contrôle – Paris -
AFNOR, 1994.- 232 p.

EB pdf - Ecole Mines de Douai

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