Freinage ferroviaire

1. UNEVERSITE ABDELMALEK ESSAADI FACULTE DES SCIENCES TETOUAN Master Mécatronique Freinage ferroviaire • Encadré par: • Mr. DIOURI Jaouad Réaliser par: BOUHANASSA Laila NAHAL Laila

2. Plan: • Introduction: • Historique: • Principe: • Dispositif de freinage: • Mécanique: • Electromagnétique: • Commande et fonctionnement: • Conclusion:

3. Introduction: Qui dit mobilité d’un véhicule dit aussi nécessiter d’un freinage. Et bien que peu considéré, le freinage ferroviaire n’a rien d’anodin. Le freinage ferroviaire est une discipline incontournable elle a pour but de régler la vitesse et arrêter les trains ou les mouvements de manœuvre. C'est un domaine qui regroupe à lui seul un grand nombre de technologies, du pneumatique à l'électrique, en passant par la mécanique, l'électronique et l'informatique car avec l’augmentation des vitesses, les systèmes de freinage doivent être de plus en plus performances.

4. Historique: • L’avant Westinghouse : A l’origine des chemins de fer, le procédé utilisé pour freiner les trains était aussi dangereux qu’inefficace puisqu’il consistait à faire appel à un certain nombre de «serre-freins» actionnés manuellement. Le manque de synchronisme et la lenteur des opérations étaient évidemment responsables d’un certain nombre d’accidents. • L’après Westinghouse : • En 1870 : la naissance du frein pneumatique (George Westinghouse trouva la solution en substituant la vapeur par l’air comprimé) • En 1926 : La naissance du frein à disques • Les années 60 et 70 : L’ apparition de la commande électrique et Le frein électrohydraulique.

5. Principe de base: • Continuité: 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. • Automaticité: 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 • Inépiusabilité: 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.

6. Dispositifs de freinage ferroviaire Dispositif mécanique: • Frein à semelle: 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, Ce sont des freins à frottement sur roues, Il utilise des sabots ou des semelles amovibles qui viennent frotter sur la table de roulement de la roue. Les semelles peuvent être soient en fonte, en composite ou en matériau fritté.

7. Dispositifs de freinage ferroviaire Dispositif mécanique: • Frein à disque: Le frein à disque est apparu avec l’augmentation de la vitesse, il est généralement monté en complément du frein à semelle avec une bien meilleure durée de vie, ce qui réduit évidemment les coûts de maintenance. Ils permettent aussi une réduction des distances d'arrêt. Il y a trois grands types de freins à disques sont: • les freins à disques montés sur la roue • les freins à disques calés sur essieu • les freins à disques flaqués

8. Dispositifs de freinage ferroviaire Dispositif électromagnétique: • Frein électromagnétique sur rails: Ce frein agit directement par frottement sur le rail, en utilisant un patin appliqué avec force par des électro-aimants. Ces freins sont le plus souvent montés sur des éléments automoteurs (exemple : le TGV) circulant à une vitesse supérieure ou égale à 160km/h, sur les trains de montagne et sur les tramways. Ils sont généralement utilisés comme freins d'urgence et en complément à d’autres équipements de freins.

9. Dispositifs de freinage ferroviaire Dispositif électromagnétique: • Frein à courant de Foucault: C’est un système de freinage indépendant de l’adhérence roue-rail. Dépassant ces limites physiques, il est donc plus dynamique et puissant. Basé sur un principe électromagnétique, il consiste à opposer deux champs magnétiques entre eux créant une force permettant de ralentir un train, l’effort de retenue.

10. Commande et fonctionnement: Présentation La partie commande est assez complexe notamment par les nombreux organesqu’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 circuitélectrique.

11. Les différents critères de choix des combinaisons La compatibilité avec le matériel existant Le temps de réponse Les coûts de maintenance Les conditions météorologiques

12. Le frein direct Le frein direct fonctionne au moyen de l'air comprimé du réservoir principal de lalocomotive Parmi Les organes spéciaux au frein direct, Le robinet d’arrèt, placé sur la locomotive, sert: soit à faire communiquer le réservoir principal avecla conduite générale du frein direct pour le serrage des freins. soit à mettre cette conduite en communication avec l'atmosphère pour le desserrage.

13. Le frein automatique Le frein automatique est un frein continu, avec lequel tous les véhicules accouplés d'un train peuvent être desservi depuis un seul endroit. le principe du fonctionnement du frein automatique à air comprimé estle suivant: Une conduite générale estremplie d'air comprimé à pression constante. Cette conduite alimente,sur chaque véhicule muni du frein, un réservoir par l'intermédiaire d'un relais, appelé tripe valve les freins sont alors desserrés. Lorsque la pression de l'air dans la conduite vient à baisser, le relais entre en action et établit lacommunication entre le réservoir précité et un cylindre muni d'un piston. L'air duréservoir en arrivant dans ce cylindre fait déplacer le piston. Celui-ci, par l'intermédiairede la timonerie, applique les freins sur les roues des véhicules.

14. Le frein automatique Si on rétablit la pression initiale dans la conduite générale, le relais fonctionne en sensinverse. La communication est interrompue entre le réservoir et le cylindre tandis que cedernier est mis en relation avec l'atmosphère. Les freins se desserrent sous l'action deressorts logés dans le cylindre et de ressorts montés sur la timonerie. En même temps, leréservoir est remis en communication avec la conduite qui le réalimente en air comprimé.

15. Le frein électropneumatique le frein électropneumatique est un système de frein pour lequel la commande du freinage sur le train fait appel à des lignes de train électriques tandis que la commande locale des freins (l'effort de freinage) est assurée par est assurée par de l'air comprimé.

16. Le frein électropneumatique serrage la pression dans le RE est inférieure à celle de la CG, le manostat ferme lecontact 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 débouclage du véhicule de queue. Chaque électrovalve de serrage assurelocalement une ponction d'air dans la CG, ce qui permet une mise en freinageimmédiate duvéhicule concerné.

17. Le frein électropneumatique 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, ce qui permet un desserrage immédiat du véhicule concerné.

18. 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.