Le Frein [sujet officiel]

[Vérane12]

Constatant que les sujets sur le frein sont dispersés dans la rubrique "matériel roulant ferroviaire" et qu'il est assez difficile d'en avoir une vue d'ensemble, j'ai eu l'idée de créer un sujet officiel. Jackv m'a un peu aidée en me suggérant des améliorations et ajouts. 

Dans un premier temps, il y a une présentation du freinage des trains en général. Puis en dessous vous trouverez tous les liens vers les sujets déjà crées sur le forum depuis sa création. 

Si vous avez des questions sur le frein, je vous invite à vérifier si le sujet n'est pas déjà existant. Si vous ne trouvez pas, vous pourrez soit poser votre question dans ce sujet ou bien en créer un nouveau si c'est sur quelque chose de précis susceptible d'être développé. 

 

Présentation du frein:

 

Principe

Le freinage des trains est réalisé grâce à de l’air sous pression parcourant tout le train dans une conduite que l’on appelle conduite générale (CG). On dit que le frein est continu.

On obtient le serrage et le desserrage des freins en faisant varier la pression dans cette conduite. Le freinage est automatique quel que soit la manière dont on fait baisser la pression dans cette conduite (par l’action du conducteur, par un signal d’alarme…)

Quand la pression baisse, les freins serrent, quand la pression remonte, les freins desserrent.

 

Production d’air sur la machine

L’air est comprimé et stocké dans un réservoir principal (RP) par l’intermédiaire d’un circuit de production d’air. Celui-ci est constitué d’un compresseur qui peut être à piston ou à vis.

L’air est aspiré par le compresseur par l’intermédiaire d’un filtre à air, puis envoyé vers le réservoir principal (RP). Il passe par le déshuileur, le radiateur et le sécheur d’air. L’air dans le RP atteindra une pression maximale d’environ 9 bars.

A partir du RP, l’air alimentera la CG à maximum 5 bars par l’intermédiaire d’un relais principal, commandé par le réservoir égalisateur (RE) dont la pression sert de référence.

 

Appareils de distribution de l'air

Commandés par le mécanicien

La variation de pression dans la CG se fera grâce au robinet de mécanicien qui peut être mécanique (H7A) ou à commande électrique (PBL 2, PBA ...) qui fonctionne avec des électrovalves.

La dépression se fera dans un premier temps dans le RE qui a une toute petite capacité. Cette dépression sera répercutée dans la CG par l’intermédiaire du relais principal.

Commandés par la pression dans la CG 

Le premier est la triple valve qui n’existe presque plus. Le principal inconvénient de cette dernière est qu’elle n’est pas modérable au desserrage. Elle a été remplacée par un distributeur qui lui, permet de réaliser ce que l’on appelle des paliers de serrage et des paliers de desserrage. (le frein est modérable au serrage et au desserrage)

 

Variation de pression

Lorsqu‘une dépression est réalisée dans le RE et donc la CG, l’air d’un réservoir appelé réservoir auxiliaire (RA) est envoyé dans les cylindres de freins (CF) par l’intermédiaire de cet appareil de distribution. Plus la dépression dans la CG est importante, plus il y a d'air du RA envoyé au CF, plus le freinage est important..

Lors d’une réalimentation de la CG, l’air des CF sera mis à l’atmosphère, toujours par l’intermédiaire de l’appareil de distribution, et l'air de la CG viendra aussi reremplir le RA

 

Au niveau des roues

Au niveau des roues en elles même, le freinage se fera par l’application de semelles sur la table de roulement. L’application de ces dernières se fait soit par un cylindre de frein et une timonerie ou par un bloc frein sous l'action de l'air qui vient de l'appareil de distribution

Il peut aussi y avoir des disques de freins positionnés sur l’essieu sur lesquels des mâchoires viennent s’appliquer.

 

Autres freins :

Il existe aussi des freins d’immobilisation : le frein à vis (manuel), le Frein d’Immobilisation et de Stationnement (FIS), le Frein d’Immobilisation Ligne (FIL), le Frein d’Immobilisation pour Essai de Freins (FIEF).

Il existe aussi le freinage électrique rhéostatique ou par récupération et le freinage électromagnétique qui tous deux agissent sur les roues.

Et le frein électromagnétique qui lui, agit sur les rails.

Modifié 12 mai 2021 par Vérane12

[Vérane12]

Les liens vers les sujets:

 

Appareils pour commander le freinage (sur les engins)

Frein continu

- Equipements de freins  Equipements De Frein

- Le PBA 2 SH : Le PBA 2 SH

-PBL 2 : PBL2

- Exemple de volumes de réservoirs d’air (RP, RE, RA et RC) : Exemple de volumes de réservoirs d'air (RP, RE, RA, et RC)

- Frein RE : Frein RE

 

En rapport avec les positions

- Fonction neutre : Fonction NEUTRE

- Etanchéité : Freinage : quelle est votre approche ?

- Grand Débit : Grand débit 

- Surcharge frein : surcharge frein

- Surcharge et les 10 secondes : Surcharge et les 10 secondes.

- Usage du frein automatique avant élimination de la surcharge : Usage du frein automatique avant élimination de la Surcharge

- Organe de frein sur « marche » et pression résiduelle  Organes De Frein Sur "marche" Et Pression Résiduelle

- Freinage – Pression CG : Freinage- Pression CG

- Questions pression CF.Question pression CF

- Loco : couplage frein direct / conduite générale : loco : couplage frein direct / conduit générale

 

Direct et Immobilisation

- Frein direct : Frein direct

- FIL et FEP. FIL et FEP 

- Frein à vis / vis mécano Frein à vis => vis mécano

 

 Freinages électriques ou autres

- Le frein rhéostatique.  Le Frein Rhéostatique

- Freinage électrique et récupération d’énergie :freinage électrique et récupération d'énergie

- Frein rhéostatique d’urgence  Frein rhéostatique d'urgence

 

TGV et autres

- Comment freine un TGV ? Comment freine un TGV ?

- Système de frein TGV. Débits, pression et fonctionnement des différents organes : Système de frein TGV - debits, pression et fonctionnement des differents organes

- Freinage ICE 3  freinage ICE3 

 

 

Essais de frein, sondage

- Essai fonctionnement du frein : Essai de fonctionnement du frein 

- Essais de freins X72500 et X73500 : Essai De Freins X72500 Et X73500

- EFAS : EFAS

- Sondage frein électrique :Sondage frein electrique

- Essai de frein EP rame tractée : Essai de frein EP rame tractée

 

Etudes

- Projet étude de freinage d’un train : Projet: Etude de freinage d'un train

- Freinage par induction (étude). Freinage par induction (étude)

- Etude du système de freinage par induction : Étude de système de freinage par induction

- Freinage : quelle est votre approche ? : Freinage : quelle est votre approche ?

 

Effort de freinage (moteur et remorqué)

- Freinage des wagons : freinage des wagons

- Triple valve: Triple-valve

- Le réservoir auxiliaire : le réservoir auxiliaire

- Disques de freins, différence ? : Disques de frein différence?

- Frein haute puissance Frein Haute puissance

- Limitation du freinage au-dessus de 160 km/h : Limitation du freinage au dessus de 160km/h

- Freinage par patin magnétique Freinage par patin magnétique

-Le frein digital : Le frein digital

- Freinage linéaire à courant de Foucault : freinage linéaire à courant de foucault 

- Frein dynamique : Frein dynamique 

 

 Freinage et compositions des trains

- Freinage : différences entre trains lourds et léger : Freinage : différences entre trains lourds et "légers"

- Poids frein des locs. poids frein des locs

- Masse freinée : Masse Freinée

- Masse freinée nécessaire : masse freinee necessaire?

- Masse freinée par une cale antidérive Masse freinée par une cale anti-dérive.

- Durée de validité des essais de freins : Durée de validité des essais de frein

 

Vapeur

- Principe des freins chez les locomotives à vapeur : principe des freins chez les locomotives à vapeurs

Modifié 30 mars 2021 par Vérane12

[Vérane12]

Voici les liens vers des vidéos qui expliquent le freinage des trains de A à Z. Elles ont été faites par un conducteur. 

 

Tout sur le freinage des trains, partie 1

https://www.youtube.com/watch?v=hiflsJ_T1zs&t=2s

- Les réactions physiques qui conduisent au ralentissement. C’est très important de comprendre cela pour la suite, quand nous verrons les calculs de masse freinée.

- La production d’air sur une loc, car sans elle il n’y a pas de frein possible.

 - Le frein direct.

 

Tout sur le freinage des trains, partie 2

https://www.youtube.com/watch?v=lix8Pm0TAsg&t=1s

- Le frein à main ou à vis

- Le frein d’immobilisation à ressort

- Le frein continu automatique

- La triple valve et son utilisation sur les véhicules d’un train.

 

Tout sur le freinage des trains, partie 3

https://www.youtube.com/watch?v=PyP_TSXCYyM

- Le robinet du mécanicien mécanique (H7A) C’est une grosse partie qui va nous permettre d’aborder plus facilement la suite.

 

Tout sur le freinage des trains, partie 4

https://www.youtube.com/watch?v=EA8An4G8mkA

Dans cette quatrième partie nous allons parler du dispositif Vide / Chargé. Nous verrons comment sont calculées les masses freinées pour un train et comment ces informations sont transmises au conducteur. Comment le conducteur gère les freinages.

 

Tout sur le freinage des trains, partie 5

https://www.youtube.com/watch?v=8jQ5UWhmlZY

-Les solutions des exercices sur le frein.

-Présentation du distributeur type UIC qui équipe tous les wagons, les voitures voyageurs et la plupart des machines actuelles.

-Le PBL2 qui est la commande électrique du frein qui équipe presque toutes les machines.

-Pour finir, un dernier petit exercice sur le frein, pour ceux que ça amuse …

 

Tout sur le freinage des trains, partie 6

https://www.youtube.com/watch?v=_7vCNQZwmvA&t=31s

- Correction de l’exercice.

- Le changement de régime Marchandises / Voyageurs

- Le frein électropneumatique

- Le freinage haute puissance

- Le petit cheval

- Les règles du freinage pour l’arrêt et la dérive.

 

Modifié 30 mars 2021 par Vérane12

[Nolivfr]

Superbe sujet, un petit lexique des abbréviations en début du sujet serait pas mal... (pas encore tout appris, ça va venir 😅)

[Invité jackv]

pour info ex NT MT 22a N°4

qq comparaisons de pression CG et CF  sur un véhicule équipée de TV ou de  distributeurs 

puis entre 1er et dernier véhicule d'un train de voyageur de 20 véhicules (là aussi TV et distributeur) en fonction de différents freinages

 

un véhicule seul

 

 

train de voyageurs 20 véhicules

dépression de 1,5 bars dans la CG suivie de desserrage

 

paliers de serrage et réalimentation avant l'arrêt

 

avec paliers de serrage et  paliers de desserrage

quelques texte n'ont pas ete rectifié , l'unité hpz  (hectopièze ) est a remplacer par bar

[Nolivfr]

Je ne sais pas si ça a été cité dans un des liens, voici un site (super complet, les fiches trains sont 🤯) que j'ai trouvé il y a un moment par un ancien "freiniste" d'Alstom (il est peut-être aussi sur le forum) :

https://rail21.pagesperso-orange.fr/Intro.htm

Modifié 31 mars 2021 par Nolivfr

[Invité jackv]

pour ceux qui veulent aller plus loin dans le fonctionnement d'un distributeur classique (Oerlikon) (remplacez Hpz par Bar)

 

le dispositif principal de commande

 

 

 

 

 

[Invité jackv]

 

La poche accélératrice

 

Le dispositif de coupure du RA

 

 

 

Le dispositif d'égalisation et d'alimentation

 

les 2 soupapes de vidange des réservoirs auxiliaire et de commande

 

 

 à suivre ,on regroupe tout dans le distributeur 4d

[Invité jackv]

 

 

 

 

rappel des couleurs

Modifié 1 avril 2021 par jackv

[Invité jackv]

 

 

[Invité jackv]

 

on change de distributeur

 

 

 

j'ai aussi qq doc sur le H7A et la Fvf2 mais en reste t il en service ?

Modifié 1 avril 2021 par jackv

[Invité jackv]

un peu d'archéologie...le robinet H7A et le détendeur FVF2

 

generalités

 

 

 

le détendeur FVf2

 

 

 

le robinet de frein H7a et ses positions

 

 

 

Modifié 3 avril 2021 par jackv

[Invité jackv]

 

 

 

 

 

Modifié 3 avril 2021 par jackv

[Vérane12]

Voici les scans concernant le fonctionnement du distributeur E2. C'est un distributeur qui date des années 50.

Mais cela reste quand même intéressant d'un point de vue fonctionnement puisque le principe de fonctionnement reste le même malgré les différences qu'il peut certainement y avoir avec les distributeurs actuels. 

 

 

 

[Invité jackv]

puisque les vidéos au dessus évoque la Triple Valve voici le fonctionnement d'une des dernières mise en service.. la Lu V.I.

[Invité jackv]

circuit d'air et frein des BB63000  63500

 des autorails standard ADN

 

Modifié 5 avril 2021 par jackv

[Invité jackv]

Disques de frein sur essieux

https://meslignesnetu.transilien.com/2016/09/05/16664/

[Invité jackv]

freinage des autom. et autor.

ces matériels ayant de compositions assez réduites les robinets de mécanicien mécaniques (6bis) ou électriques (PBA) ne comportent pas de positions "a coup" et "surcharge" , pas besoin d'assurer le déblocage de  nombreux véhicules et de ceux éloignés en fin de convoi. Les robinets ont les positions marche ou service ,neutre, serrage, desserrage, serrage d'urgence ...certain en plus une position "grand débit"..

la plus tard de ses matériels sont équipés d'un CP (conduite principale) parfois attelée CE (conduite d'équilibre)

certain de ces éléments sont équipés du frein EP (électro pneumatique )pour accélérer le serrage et le desserrage de tous les éléments.

Le Distributeur sans RC qui existe sur certains autom ou autor..

Contrairement aux distributeurs des trains classiques ce distributeur n'a pas de RC (réservoir de commande) la pression de référence de fonctionnement de 5bars est assuré par un ensemble de ressorts tarés a cette valeur..

Son fonctionnement ressemble a celui d'un balance , il repose sur l'équilibre...équilibre entre la pression des ressorts (5b) et la somme des pressions (en tenant compte des surfaces  GC +CF ) c'est un système inépuisable le RA étant Toujours alimenté par la CP mais il peu être aussi utilisé avec la seule CG dans ce cas celle ci alimente les RA..

principe de fonctionnement

Lorsque la pression dans la chambre CG à gauche est de 5 b le clapet des ressorts est vers le haut, le levier d'équilibre est dans la position du schéma en H à G et en B a D , la tige creuse de droite est en position basse la chambre CF et les Cf sont juste a l'atmosphère.. Le clapet supérieur du clapet double (au dessus de la tige creuse) est sur son siège coupant le passage de l'air des CP /RA aux CF.

Lorsque le mécanicien fait une dépression dans la CG ,la pression des ressort est prépondérante a celle de la chambre CG (a G), le balancier baisse a G remonte à D , la tige creuse remonte elle est fermée par la clapet inferieur  du clapet double et celui supérieur s'ouvre faisant passer l'air CP/Ra vers les CF.

Au fur et a mesure que les CF et la chambre CF se remplissent la pression sur la membre de la chambre CF s'ajoute  mathématiquement a celle de la chambre CG le balancier descend à D , remonte a G et lorsque CG + Cf = ressorts le clapet double est en position liaison CP/RA vers CF fermée ,CF vers atmosphère fermée. si la pression baisse dans les Cf (fuite), le déséquilibre se reproduit(sous l'action des ressorts) le balancier remonte à D et ré- alimente les CF..

lorsque le mécanicien réalimente la CG les CG + CF sont supérieurs aux ressorts ,le balancier remonte a G , descend à D , il ferme la liaison CP/RA avec Les CF et met les CF a l'atmosphère par la tige creuse... s'il s'agit d'un palier de desserrage jusqu'au nouvel équilibre, ressorts = GC +CF ou la liaison Cf atmosphère se ferme ou si GC = 5 bar jusqu'au  desserrage complet CF vidé a l'atmosphère .

 la combinaison des différents ressorts tarés , permet des vitesses de réaction variable du distributeur selon la valeur de la dépression et s'il s'agit de la 1ére dépression..

Modifié 6 avril 2021 par jackv

[Invité jackv]

on l'évoque rarement , le marquage..

[Gom]

Il y a 6 heures, jackv a dit :

freinage des autom. et autor.

[...]

Distributeur

Contrairement aux distributeurs des trains classiques ce distributeur n'a pas de RC

Si je comprends bien, tu nous dis que sur les Autom/Autor (tous), on a des distributeurs sans RC ? C'est le cas pour certains Autom/Autor, oui, mais il ne faut pas généraliser. D'autres ont des distributeurs plus classiques, avec RC.

[Invité jackv]

il y a 38 minutes, Gom a dit :

Si je comprends bien, tu nous dis que sur les Autom/Autor (tous), on a des distributeurs sans RC ? C'est le cas pour certains Autom/Autor, oui, mais il ne faut pas généraliser. D'autres ont des distributeurs plus classiques, avec RC.

je me suis mal exprimé j'ai écrit "ce distributeur n'a pas de RC" mais je n'ai pas assez signalé qu'il n'était pas sur tous les autom ou autor je rectifie..

[Invité jackv]

exemple de schéma de circuit frein et pneumatique d'autorail

x2400

https://www.cheminots.net/topic/27002-x-2400-sujet-officiel/?do=findComment&comment=505247

 

 

 

[Nolivfr]

Ah bah du coup avec les premiers cours qu'on a eu, je comprends mieux ce qui a été posté dans ce sujet 😅😂

[Invité jackv]

Histoire du freinage, des arrêts espérés et parfois obtenus.

« Les moyens de détruire et de modérer la vitesse ». Voilà un titre que l’on peut lire dans le Tome III, 2ème fascicule, du grand traité de Charles Couche « Voie, matériel roulant et exploitation technique des chemins de fer », Dunod, 1867-1875. La vitesse, tellement désirée, créée à grand peine par l’art des ingénieurs, pose un grand problème. Il s’agit de la « détruire » ou, au moins, de la « modérer », comme si, subitement, elle pouvait devenir le pire ennemi. La longue et complexe histoire du freinage ferroviaire est déjà en route…

Tableau récapitulatif des principaux systèmes de freinage du XIXe siècle : nous avons dressé ce tableau qui peut être incomplet, et dont le seul but est de donner un aperçu sur le nombre et la variété des anciens systèmes :

Nom	Utilisation	Epoque	Continuité	Autom.	Principe
Achard	F	1855	Electricité	*	Electroaimants et génératrice dans le fourgon
Becker	A	1876	Chaînes		?
Bricogne	F	1860	Mécanique		Emmagasinement par contrepoids + crémaillère, perfectionnement du frein Newall
Clark	U.K.	Vers 1850	Chaînes		Action directe par tension de chaînes, transmise par roues dentées
Cochot	F	?	–		Ressort ?
Creamer	U.S.A., F	1860	Corde	*	Tension d’une corde libérant des ressorts à spirales remontés
Exter	U.K., F	1847	–		Volant + corde + levier
Gresham	U.K.	1878	Vide	*	Pompe à vide sur la locomotive, conduite de train
Guérin	F	1860	–	*	Force d’appui des tampons
Heberlin	D	1880	Corde	*	Treuil entraîné par emmagasinement par contrepoids, lors du relâchement de la corde
Lapayrie	F	?	–		Emmagasinement par chute d’un contrepoids
Loughbridge	U.S.A.	1586	Chaînes		Action directe par sabots sur toutes les roues d’un train
Maignon de Roques	F	1851	–		Action directe par poussée des tampons sur des cales en bois placées au-dessus des roues
Mestre	F	1880	–		Emmagasinement par ressort en spirale + crémaillère
Newall	U.K., F	Vers 1850	Mécanique		Emmagasinement par contrepoids + crémaillère, rotation des axes de liaison
Noséda	F	Vers 1850	–		Galet appliqué contre la roue et utilisant la force vive du train
Schmid	D	Vers 1880		*	Treuil entraîné par emmagasinement par contrepoids, lors du relâchement de la corde
Smith	U.K.	1870	Vide	*	Injecteur à vide sur la locomotive, conduite de train
Soulerin	F	?		?	Cité pour la voie étroite
Tabuteau	F	?	–		Ressort ?
Wenger	F	Vers 1860	Air comp		Compresseur sur la locomotive, conduite de train, appui par dépression, modérable
Westinghouse	U.S.A.	1869	Air comp	*	Compresseur sur la locomotive, conduite de train et triple valve, ressorts d’appui, modérable

 

Histoire du freinage, des arrêts espérés et parfois obtenus. – Train Consultant Clive Lamming

[Vérane12]

Voici une explication du principe du fonctionnement d'un distributeur pris dans la Revue Générale des Chemins de fer de 1957..

Principe de fonctionnement des distributeurs modernes :

L’organe essentiel de tous les distributeurs de frein est constitué par le dispositif principal, qui provoque, au serrage du frein, le passage de l’air du réservoir auxiliaire dans le cylindre, au desserrage l’échappement de l’air du cylindre à l’atmosphère.

Il est constitué (fig. 4) par un équipage mobile commandant un clapet, et dont l’équilibre est régi par 3 pressions.

Cet équipage mobile comprend une tige creuse solidaire de 2 membranes s et S. La tige creuse est en relation avec l’atmosphère. Lorsqu’elle effectue un mouvement vers le haut, elle vient d’abord porter sur un clapet plat en caoutchouc qui repose par ailleurs sur un siège annulaire, puis soulève le clapet.

L’espace au-dessus du clapet communique avec le réservoir auxiliaire. L’espace entre la tige creuse et le siège annulaire communique avec le cylindre de frein. Par conséquent, lorsque le clapet est soulevé, l’air passe du réservoir auxiliaire au cylindre. S’il repose sur son siège annulaire, la tige étant position basse, l’air s’échappe du cylindre vers l’atmosphère. Enfin, si le clapet porte à la fois sur son siège et sur la tige creuse, aucune communication n’est établie.

L’équipage mobile est poussé vers le haut par une pression d’air agissant sur la membrane S. Cette pression égale à la pression de régime, est établie lors de l’armement du frein dans un petit réservoir : le réservoir de commande (d’une capacité de quelques litres) et elle doit rester constante (à très peu de chose près) pendant toutes les phases du fonctionnement.

L’équipage est d’autre part poussé vers le bas par la pression de la conduite générale agissant sur la membrane S et par la pression au cylindre de frein agissant sur la membrane s.

Lorsque le frein est desserré et armé, l’équipage mobile est donc, en ne considérant que les pressions d’air, en équilibre. Il occupe la position basse parce que le ressort de rappel (r) le maintien dans cette position.

Lorsqu’on effectue une dépression dans la conduite générale, l’équipage mobile se déplace vers le haut, provoquant l’admission d’air au cylindre de frein. Il revient ensuite dans une position d’équilibre telle que toutes les communications sont coupées (clapet reposant à la fois sur son siège et sur la tige), lorsque la perte d’effort sur la membrane S résultant de la chute de pression à la conduite générale est compensée par l’effort sur la membrane s provoqué par la pression au cylindre de frein (en négligeant le ressort de rappel).

Il est évident qu’on peut ainsi provoquer des paliers de pression au cylindre, en faisant régner des pressions déterminées dans la conduite générale et ce, au serrage comme au desserrage. On voit aussi qu’une baisse de pression au cylindre provenant d’une fuite est compensée automatiquement par le jeu de l’équipage mobile aux dépens de l’air du réservoir auxiliaire.

Le réservoir de commande doit être isolé de la conduite dès le début du serrage  et y être relié à nouveau vers la fin de desserrage et lorsque la pression de régime y est rétablie. Un organe spécial, représenté d’une façon conventionnelle en (I), y pourvoit. De plus, tous ces distributeurs comportent une poche accélératrice, mise en communication au début du serrage (2). Enfin, le réservoir auxiliaire se réalimente pendant le desserrage par une soupape de retenue placée en (3).

Voici donc dans les grandes lignes, le principe de fonctionnement d’un distributeur moderne.