ECOLE DES MINES DE DOUAI

__________________

PISA (Sébastien) SAUDEL (Denis)

ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE

Etat de l’art sur les systèmes de freinage dan le f erroviaire

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 II.4.A Généralités p40 II.4.B La triple-valve p41

II.5.Le frein continu a vide ...............................................................................................p49 II.5.A Généralités 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 e t 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 p75 III.3.2 Domaine d'application 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

6

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.

18

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.bri sou

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.

19

Figure 6 : Disque en fonte ventilé à ailettes radia le (à gauche) et à ailette optimisé (à

droite)

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

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

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

:

Figure 8 : Photo d’un vrai disque ventilé

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

21

Figure 9 : Disque en fonte boulonné

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

• 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

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

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 v éhicule

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 comman des

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 électro-

pneumatique 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 quasi-

immédiat 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 fr einage 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.

· 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

Figure 13 : Demi accouplement Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

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 triple-

valve 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

Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

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 Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

Figure 22: Principe du fonctionnement de la triple-valve

Source : Le matériel roulant

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

Source : Le matériel roulant

Figure 24

Source : Le matériel roulant 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

Source : Le matériel roulant

Le desserrage est obtenu en réalimentant la conduite générale

Figure 26

Source : Le matériel roulant

47

Figure 28

Figure 27

Source : Le matériel roulant

Conditions à remplir pour le freinage des longs tra ins

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

Source : Le matériel roulant

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 demi-

accouplement est au repos.

51

Figure 31

Source : Le matériel roulant

II.6. - Le frein à assistance électropneumatique (F EP)

[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/flor ent.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 électro-

pneumatique 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 électro-

pneumatique, 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

Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/flor ent.brisou

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

Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/flor ent.brisou

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

Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/flor ent.brisou

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

Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/flor ent.brisou

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

Source : site Internet : www. perso.wanadoo.fr/flor ent.brisou

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 celle-

ci 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 auto-

variable, 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’est-

à-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 Source Internet : www.wikipédia.fr

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 se démagnétisent trop facilement

Samarium Cobalt 0,5 800 700 à 800 prix élevé à cause

du Cobalt

Néodyme fer bore 1,3 1500 310

prix en baisse (brevets), sujet à l'oxydation

Figure 40

Source Internet : www.wikipédia.fr

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.

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

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.

Source Internet : www. perso.wanadoo.fr/florent.bri sou

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.