Brevet FR3055121A1 — publié le 20180223

Dispositif de diagnostic de frein d'un dispositif de freinage d'un véhicule et son procédé de diagnostic L'invention concerne un dispositif de diagnostic de frein d'un dispositif de freinage d'un véhicule, notamment un dispositif de diagnostic de frein en ce qui concerne un échauffement d'un disque de frein d'un dispositif de freinage d'un véhicule ferroviaire. On connaît, pour estimer un échauffement de freins de véhicules ferroviaires, des procédés qui utilisent une modification de l'énergie cinétique du véhicule ferroviaire pour arriver à une chaleur produite par une énergie transformée. On tient compte à cet effet encore d'autres paramètres, comme par exemple le nombre de freins, une variation d'une énergie potentielle et une influence d'autres dispositifs de freinage, cette estimation étant toutefois peu précise et coûteuse. EP 1 950 111 B1 décrit en revanche un procédé d'obtention d'une température d'un disque de frein, qui transforme, par le calcul en une énergie calorifique, une énergie mécanique angulaire garniture coefficient nécessaire pour le calcul déterminé expérimentalement, étant utilisé sous la forme de l'énergie mécanique est le coefficient de frottement d'une fonction d'une vitesse calculée par l'intermédiaire d'une vitesse relative, d'une force de pression d'une de frein sur le disque de frein et d'un de frottement. Le coefficient de frottement relative entre la garniture de frein et le disque de frein ou sous la forme d'une valeur moyenne constante. L'invention vise à obtenir directement et avec précision 30 une température du disque de frein, notamment sans avoir 3055121 2 besoin de calculer une énergie cinétique ou potentielle du véhicule ferroviaire, ni de tenir compte d'autres dispositifs de freinage du véhicule ferroviaire, et à en transmettre l'information. 5 Le dispositif de diagnostic de frein suivant l'invention a un capteur de détection d'une température instantanée d'un environnement d'un frein. En détectant la température de l'environnement du frein, il est possible de détecter simplement la température d'éléments du 10 frein, comme par exemple du disque de frein, s'il ne s'est pas écoulé, avant une opération de freinage, un laps de temps défini à l'avance tel que les températures des éléments du frein soient compensées avec la température de l'environnement du frein. S'il s'est 15 écoulé un laps de temps assez court depuis la dernière opération de freinage, la température du disque de frein est évaluée suivant une méthode, qui tient compte du fait qu'aucun apport d'énergie au disque de frein n'a eu lieu et qui incorpore une capacité calorifique du corps du 20 disque de frein et de la surface de frottement du disque de frein et une transmission de la chaleur entre les couches du disque de frein et vers l'environnement. En outre, le dispositif de diagnostic de frein comprend un capteur de détection d'une vitesse relative 25 instantanée entre le disque de frein et une garniture de frein. Ce capteur peut être, par exemple, un capteur de proximité, par lequel on peut déterminer, sur un essieu conformé de manière adéquate ou sur une roue conformée de manière adéquate, une vitesse de rotation de l'essieu ou 30 de la roue. Cette vitesse de rotation peut alors être transformée en une vitesse relative (donc en m/s) par un rayon de frottement moyen facile à déterminer de la garniture de frein à partir du centre de l'essieu. La 3 3055121 vitesse du véhicule ferroviaire peut être déterminée aussi, par exemple, par des capteurs optiques, qui détectent la vitesse relative par rapport à l'environnement. 5 En outre, le dispositif de diagnostic de frein comporte un dispositif configuré pour déterminer une force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein. Cela peut s'effectuer, par exemple, directement par un capteur de force en liaison avec le montage de la 10 garniture de frein ou indirectement, comme cela sera explicité ci-après. En outre, le dispositif de diagnostic de frein est pourvu d'un dispositif de mémorisation configuré pour mémoriser des paramètres pour une estimation du coefficient de 15 frottement. Des paramètres de ce genre sont, par exemple, des constantes, qui représentent un comportement d'un appariement d'un disque de frein et d'une garniture de frein. Ces paramètres sont déterminés à l'avance expérimentalement. 20 En outre, le dispositif de diagnostic de frein comporte une unité d'estimation du coefficient de frottement configurée pour estimer un coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein. Cette estimation s'effectue sur la base de la 25 force normale instantanée de la vitesse relative instantanée, des paramètres pour l'estimation du coefficient de frottement et de la température instantanée d'une surface de frottement du disque de frein. Comme ainsi que mentionné ci-dessus, la température instantanée du disque de frein correspond, après un laps de temps assez long sans opération de freinage, à la température de l'environnement, la température instantanée du disque de frein peut être 4 3055121 considérée comme égale à la température de l'environnement au début d'une opération de freinage, afin d'estimer le coefficient de frottement entre la garniture de frein et le disque de frein. 5 Le dispositif de diagnostic de frein comporte, en outre, une unité d'estimation de la température, configurée pour estimer la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse relative instantanée 10 et du coefficient de frottement instantanée entre la garniture de frein et le disque de frein, de capacités calorifiques de la surface de frottement du disque de frein et du corps de disque de frein, d'une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de 15 frein et un corps de disque de frein et d'une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et l'environnement du frein. Le coefficient de transmission de la chaleur décrit la transmission de la chaleur des deux côtés du disque de 20 frein et dépend de la vitesse et de la température. Cette température instantanée estimée de la surface de frottement du disque de frein est entrée ensuite dans l'unité d'estimation du coefficient de frottement pour estimer le coefficient de frottement instantané entre la 25 garniture de frein et le disque de frein sur la base de la modification de la température de la surface de frottement du disque de frein. Des estimations du coefficient de frottement instantané entre la surface de frottement de la garniture de frein et la surface de 30 frottement du disque de frein et de la température instantanée de la surface de frottement du disque frein sont réalisées cycliquement pendant une opération de freinage. 5 3055121 Le dispositif de diagnostic de frein comporte enfin un dispositif d'avertissement de la température de la surface de frottement du disque de frein, configuré pour émettre un signal, notamment un signal d'avertissement, 5 lorsque la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein atteint une valeur limite de température de surface de frottement du disque de frein déterminée à l'avance. Par ce signal, on peut informer un conducteur de locomotive que les disques de 10 frein et ainsi, le cas échéant aussi, les garnitures de frein sont surchauffées. Le dispositif de diagnostic de frein ainsi configuré permet une estimation continue et simultanée du coefficient de frottement et, en conséquence, d'une force 15 de freinage et de la température des disques de frein. On peut ainsi, par rapport à ce qui existe au plus proche, améliorer sensiblement une précision de l'estimation tant du coefficient de frottement qu'également de la température du disque de frein. 20 Dans un mode de réalisation, le dispositif de diagnostic de frein est pourvu, de préférence, d'une unité d'émission de température de surface de frottement du disque de frein. A l'aide de cette unité d'émission de la température de la surface de frottement du disque de 25 frein, il est possible d'émettre la température de surface de frottement du disque de frein estimée instantanément. Il est ainsi possible d'informer le conducteur de la locomotive, par exemple par un dispositif d'affichage, en temps utile, d'une surchauffe 30 potentielle du frein. Un autre dispositif de diagnostic de frein suivant l'invention a un capteur de détection d'une température instantanée de l'environnement d'un frein. Par la 6 3055121 détection de la température de l'environnement du frein, il est, dans ce cas, possible de détecter aussi simplement la température d'éléments du frein, comme par exemple le disque de frein, lorsqu'il ne s'est pas 5 écoulé, avant une opération de freinage, un laps de temps déterminé à l'avance tel que la température des éléments du frein s'est égalisée à la température de l'environnement. Lorsqu'il s'est écoulé un laps de temps assez court depuis la dernière opération de freinage, on 10 évalue la température du disque de frein suivant une méthode, qui tient compte du fait qu'aucun apport d'énergie au disque de frein n'a eu lieu et qui incorpore une capacité calorifique du corps du disque de frein et de la surface de frottement du disque de frein et une 15 transmission de chaleur entre les couches du disque de frein et vers l'environnement. Ce dispositif de diagnostic de frein comporte, en outre, un capteur pour détecter une vitesse relative entre le disque de frein et une garniture de frein. Dans ce cas 20 aussi, ce capteur peut être, par exemple, un capteur de proximité, par lequel on peut déterminer une vitesse de rotation de l'essieu ou de la roue sur un essieu conformé de manière adéquate ou sur une roue conformée de manière adéquate. Cette vitesse de rotation peut alors être 25 transformée également en la vitesse relative (donc en m/s) par une distance simple à déterminer de la garniture de frein au centre de l'essieu. La vitesse du véhicule ferroviaire peut être déterminée aussi, dans ce cas, par exemple par des capteurs optiques, qui détectent la 30 vitesse relative par rapport à l'environnement. Le dispositif de diagnostic de frein comporte, en outre, un dispositif configuré pour déterminer une force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de 7 3055121 frein. Cela peut s'effectuer aussi, dans ce cas par exemple, directement par un capteur de force en liaison avec le montage de la garniture de frein ou indirectement comme expliqué plus bas. 5 Ce dispositif de diagnostic de frein peut, en outre, être aussi pourvu d'un dispositif de mémorisation configuré pour mémoriser des paramètres pour une estimation du coefficient de frottement. Des paramètres de ce genre sont, dans ce cas également, par exemple, des constantes, 10 qui représentent un comportement d'un appariement d'un disque de frein et d'une garniture de frein. Ces paramètres sont déterminés à l'avance, expérimentalement. Ce dispositif de diagnostic de frein suivant l'invention comporte, en outre, également une unité d'estimation du 15 coefficient de frottement, configurée pour estimer un coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein. Cette estimation s'effectue, dans ce cas également, sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse relative 20 instantanée, des paramètres pour l'estimation du coefficient de frottement et de la température instantanée d'une surface de frottement du disque de frein. Comme ainsi que mentionné ci-dessus, la température instantanée du disque de frein correspond, 25 après un laps de temps assez long sans opération de freinage, à la température de l'environnement, on peut considérer la température instantanée du disque de frein comme égale au début d'une opération de freinage à la température de l'environnement, afin d'estimer le 30 coefficient de frottement. En outre, le dispositif de diagnostic de frein comporte également une unité d'estimation de la température configurée pour estimer la température instantanée de la 8 3055121 surface de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse relative instantanée, du coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein, d'une 5 transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps du disque de frein et d'une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et l'environnement du frein. Le coefficient de transmission de la chaleur 10 décrit, dans ce cas également, la transmission de la chaleur des deux côtés du disque de frein et dépend de la vitesse et de la température. Cette température instantanée estimée de la surface de frottement du disque de frein est alors, dans ce 15 dispositif de diagnostic de frein, entrée également dans l'unité d'estimation du coefficient de frottement pour estimer le coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein sur la base de la modification de la température de la surface de 20 frottement du disque de frein. Les estimations du coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein et la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein sont réalisées, également dans ce cas, cycliquement 25 pendant une opération de freinage. L'unité d'estimation de la température de ce dispositif de diagnostic de frein suivant l'invention est configurée, en outre, pour estimer une température instantanée d'un corps de disque de frein sur la base 30 d'une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein. Cette transmission de la chaleur dépend de la température de la surface de frottement du disque de 9 3055121 frein et de la température du corps du disque de frein. Le disque de frein est reproduit dans l'unité d'estimation de la chaleur sous la forme d'un modèle thermique, qui est formé de deux accumulateurs de 5 chaleur. L'un des accumulateurs de chaleur correspond à la surface de frottement (température de la surface de frottement du disque de frein) et l'autre accumulateur de chaleur correspond à une partie restante (température du corps du disque de frein). La subdivision du disque de 10 frein en les deux parties est réalisée à l'aide d'une comparaison de données expérimentales d'essais de freinage et/ou d'une modélisation précise d'un système de frein par un procédé d'analyse de structure ou de simulation d'écoulement. Cette subdivision correspond à 15 la direction dans laquelle les tensions les plus grandes dues à la chaleur sont escomptées (par exemple, la direction axiale). Ce dispositif de diagnostic comporte enfin un dispositif d'avertissement de la température du corps du disque de 20 frein, configuré pour émettre un signal sonore, notamment un signal d'avertissement, lorsque la température instantanée du corps du disque de frein atteint une valeur limite de température du corps du disque de frein déterminée à l'avance. Par ce signal, un 25 conducteur de locomotive peut être informé du fait que le corps du disque de frein est surchauffé. Dans un mode de réalisation, ce dispositif de diagnostic de frein est pourvu, de préférence, d'une unité d'émission de température du corps du disque de frein. A 30 l'aide de l'unité d'émission de la température du corps du disque de frein, il est possible d'indiquer la température du corps du disque de frein estimée instantanément. Il est ainsi possible que le conducteur 10 3055121 de la locomotive soit, par exemple par un dispositif d'affichage, informé à temps d'une surchauffe potentielle du corps du disque de frein, même si le disque de frein n'a pas atteint, sur sa surface de frottement, la valeur 5 limite de la température de la surface de frottement du disque de frein. Dans un autre mode de réalisation, ce dispositif de diagnostic de frein est pourvu, de préférence, d'une unité d'estimation de la tension due à la chaleur. En 10 utilisant la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein et la température instantanée du corps de frein, il est possible d'estimer, dans le disque de frein, une tension due à la chaleur pertinente pour un endommagement du disque de frein. 15 Dans un autre mode de réalisation encore, ce dispositif de diagnostic de frein a, de préférence, un dispositif d'estimation de l'endommagement configuré pour estimer l'endommagement du disque de frein à partir de la tension due à la chaleur pertinente pour l'endommagement du 20 disque de frein et un dispositif d'avertissement de l'endommagement configuré pour émettre un signal, notamment un signal d'avertissement, lorsque l'endommagement atteint une valeur limite déterminée à l'avance. 25 Suivant un autre mode de réalisation, ce dispositif de diagnostic de frein a, en outre, de préférence, une unité de mémorisation configurée pour mémoriser la tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein, à partir de la température instantanée de la 30 surface de frottement du disque de frein et de la température instantanée du corps du disque de frein, ou l'endommagement du disque de frein à chaque opération de freinage. En outre, des valeurs de l'endommagement du 11 3055121 disque de frein sont, à chaque opération de freinage, cumulées en un endommagement cumulé. Ce mode de réalisation comporte, en outre, une unité d'avertissement d'endommagement cumulé configurée pour émettre un signal, 5 notamment un signal d'avertissement, lorsque l'endommagement cumulé atteint une valeur limite déterminée à l'avance. Lorsque l'endommagement cumulé atteint la valeur limite déterminée à l'avance, est émis le signal qui indique que 10 le disque de frein doit être contrôlé ou remplacé. En mémorisant une information sur l'endommagement cumulé du disque de frein, il est possible d'émettre une estimation d'une durée de vie restante du disque de frein. 15 Dans un mode de réalisation du dispositif de diagnostic de frein, il est prévu, de préférence, une unité d'émission configurée pour émettre l'endommagement cumulé. Par cette émission, le conducteur de la locomotive ou le personnel d'entretien peut être informé, 20 par un affichage, qu'il est nécessaire de contrôler un certain disque de frein ou de le remplacer. Il peut être ainsi réalisé rationnellement une mesure d'entretien. Dans un mode de réalisation du dispositif de diagnostic de frein, celui-ci comporte, de préférence, les 25 caractéristiques du dispositif de diagnostic de disque de frein décrites en premier, à savoir le capteur de détection de la température instantanée et de l'environnement du frein, le capteur de détection de la vitesse relative instantanée entre le disque de frein et 30 la garniture de frein, le dispositif configuré pour déterminer la force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein, le dispositif de 12 3055121 mémorisation configuré pour mémoriser des paramètres pour l'estimation du coefficient de frottement, l'unité d'estimation du coefficient de frottement configurée pour estimer le coefficient de frottement instantané entre la 5 garniture de frein et le disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse relative instantanée, des paramètres de l'estimation du coefficient de frottement et de la température instantanée de la surface de frottement du disque de 10 frein et l'unité d'estimation de la température configurée pour estimer la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse relative instantanée, du coefficient de frottement instantané 15 entre la garniture de frein et le disque de frein, de capacités calorifiques de la surface de frottement du disque de frein et du corps du disque de frein, de la transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps du disque de frein et de 20 la transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et l'environnement du frein et le dispositif d'avertissement de la température de la surface de frottement du disque de frein configuré pour émettre un signal, notamment un signal d'avertissement, 25 lorsque la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein dépasse la valeur limite de la température de la surface de frottement du disque de frein déterminée à l'avance. En outre, le dispositif de diagnostic du frein comporte, éventuellement, l'unité 30 d'émission de température de la surface de frottement du disque de frein. En outre, ce mode de réalisation comporte l'unité d'estimation de la température configurée, en outre, pour estimer la température instantanée du corps du disque de frein sur la base de la 3055121 13 transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein et le dispositif d'avertissement de la température du corps du disque de frein configuré pour émettre un signal, 5 notamment un signal d'avertissement, lorsque la température instantanée du corps du disque de frein atteint une valeur limite de température du corps du disque de frein déterminée à l'avance. En outre, ce dispositif de diagnostic du frein est 10 pourvu, de préférence, facultativement de l'unité d'émission de la température du corps du disque de frein et, de plus, ce dispositif de diagnostic du frein est pourvu facultativement de l'unité d'estimation de la tension due à la chaleur, facultativement de l'unité 15 d'estimation de l'endommagement et facultativement de l'unité de mémorisation configurée pour mémoriser la tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein, dans le disque de frein à chaque opération de freinage. En outre, il y a, dans ce 20 dispositif de diagnostic du frein, facultativement le dispositif d'avertissement d'endommagement cumulé et il est prévu facultativement l'unité d'émission configurée pour émettre l'endommagement cumulé. Dans un autre perfectionnement du dispositif de 25 diagnostic de frein, le dispositif de détermination de la force normale de la garniture de frein sur le disque de frein est, de préférence, un capteur de pression pour une pression de fluide/air dans un cylindre du frein. En détectant la pression dans le frein, il est possible de 30 déterminer, par l'intermédiaire d'une surface d'un piston de frein et par un rendement du frein, la force normale de la garniture de frein sur le disque de frein. Suivant une variante du dispositif de diagnostic de 3055121 14 frein, le dispositif de détermination de la force normale de la garniture de frein sur le disque de frein est, de préférence, une unité de calcul configurée pour calculer la force normale instantanée à partir d'une demande de 5 frein. Dans ce cas, il est calculé, à partir d'une valeur de prescription de consigne d'une pression de fluide/air ou d'une force normale, par l'intermédiaire de paramètres pneumatiques et d'un rendement du système de frein, la force normale, qui, créée à partir de la demande de 10 frein, s'applique au disque de frein. Dans un procédé de diagnostic suivant l'invention, on détecte d'abord la température instantanée de l'environnement du frein. Par cette détection de température, on peut déduire, d'une part, la température 15 du disque de frein, tandis que, d'autre part, cela contribue à l'estimation d'une cession de chaleur de la surface de frottement de la garniture de frein à l'environnement. En outre, dans le procédé suivant l'invention, on détecte 20 la vitesse relative instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein et la force normale instantanée de la garniture de frein au disque de frein. En se basant sur cette valeur détectée de la vitesse relative instantanée et de la force normale, on estime, à 25 partir des paramètres pour l'estimation du coefficient de frottement et à partir de la température instantanée du disque de frein, le coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein. On utilise alors le coefficient de frottement instantané 30 estimé entre la garniture de frein et le disque de frein, ainsi que la force normale instantanée, la vitesse relative instantanée, la transmission de chaleur entre la 15 3055121 surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein et une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et l'environnement du frein pour évaluer la température 5 instantanée de la surface de frottement du disque de frein. On estime cycliquement le coefficient de frottement instantané à la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein. Comme indiqué ci-dessus, 10 cela signifie que l'on estime le coefficient de frottement instantané au début de l'opération de freinage sur la base d'une température instantanée estimée de la surface de frottement du disque de frein, qui correspond à la température de l'environnement du frein. Par ce 15 coefficient de frottement instantané, on estime alors la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein, que l'on utilise dans le cycle suivant pour l'estimation du coefficient de frottement instantané, à partir duquel on estime à nouveau la 20 température instantanée de la surface de frottement du disque de frein. Le procédé suivant l'invention comporte, en outre, le stade suivant lequel on émet un signal, notamment un signal d'avertissement, lorsque la température 25 instantanée de la surface de frottement du disque de frein atteint une valeur limite de température de surface de disque de frein déterminée à l'avance. Dans un perfectionnement du procédé, on indique, de préférence, la température instantanée de la surface de 30 frottement du disque de frein. Cela permet à un conducteur de locomotive de prévoir, par exemple, en utilisant d'autres systèmes de frein, une surchauffe du disque de frein. 16 3055121 Un autre procédé suivant l'invention comporte, outre les stades du procédé mentionnés ci-dessus de la détection de la température instantanée et de l'environnement du frein, de la détection de la vitesse relative instantanée 5 entre le disque de frein et la garniture de frein, de la détermination de la force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein et de l'estimation du coefficient de frottement instantané entre la garniture de frein et la surface de frottement 10 du disque de frein et de la température de la surface de frottement du disque de frein, également un stade de procédé consistant en une estimation de la température instantanée du corps du disque de frein. Cette température instantanée d corps du disque de frein est 15 estimé sur la base de la transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein et de la capacité calorifique du corps du disque de frein. En outre, ce procédé suivant l'invention comporte, 20 supplémentairement, un stade dans lequel on émet un signal, notamment un signal d'avertissement, lorsque la température instantanée du corps du disque de frein atteint la valeur limite de température du corps de disque de frein déterminée à l'avance. 25 Suivant un perfectionnement, ce procédé comporte, de préférence, le stade dans lequel on émet la température instantanée du corps du disque de frein. Cela peut être affiché ou être utilisé à d'autres fins. Dans un autre perfectionnement du procédé, on estime, de 30 préférence, une tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein, du disque de frein reposant sur une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du 3055121 17 disque de frein et une transmission de la chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et l'environnement du frein. La tension due à la chaleur dans le disque de frein peut être utilisée pour estimer 5 un endommagement ou un vieillissement du disque de frein. Dans un autre perfectionnement du procédé, on estime, de préférence, un endommagement du disque de frein à partir de la tension instantanée due à la chaleur et on émet un signal, notamment un signal d'avertissement, lorsque 10 l'endommagement atteint une valeur limite déterminée à l'avance. Un perfectionnement du procédé comporte, de préférence encore, les stades d'une mémorisation de la tension instantanée due à la chaleur ou de l'endommagement 15 instantané du disque de frein à chaque opération de freinage, un cumul des endommagements mémorisés du disque de frein en un endommagement cumulé et une émission d'un signal, notamment d'un signal d'avertissement, lorsque l'endommagement cumulé atteint la valeur limite 20 déterminée à l'avance. Par une émission de l'avertissement, on indique que le disque de frein est endommagé pendant le fonctionnement ou est vieilli, de sorte qu'un changement du disque de frein est nécessaire. Dans un autre perfectionnement, le procédé comporte, de 25 préférence, un stade dans lequel on émet l'endommagement cumulé. On planifie ainsi déjà avant l'émission du signal, suivant lequel la valeur limite est atteinte, éventuellement un contrôle ou un remplacement du disque de frein. 30 Suivant un perfectionnement, le procédé comporte, de préférence, la détection de la température instantanée de l'environnement du frein, la détection de la vitesse 18 3055121 relative instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein et la force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein, l'estimation du coefficient de frottement instantané entre la 5 garniture de frein et le disque de frein et l'estimation de la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein et, lorsque la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein atteint une valeur limite de la température de surface de 10 frottement du disque de frein déterminée à l'avance, l'émission d'un signal, notamment d'un signal d'avertissement. Ce perfectionnement du procédé comporte, en outre, supplémentairement, l'estimation de la température instantanée du corps du disque de frein et 15 l'émission d'un signal, notamment d'un signal d'avertissement, lorsque la température instantanée du corps du disque de frein atteint la valeur limite de température du corps du disque de frein déterminée à l'avance. 20 En outre, ce procédé de diagnostic comporte, de préférence, facultativement, l'émission de la température instantanée de la surface de frottement du disque de frein, l'émission de la température instantanée du corps du disque de frein, l'estimation de la tension due à la 25 chaleur pertinente pour l'endommagement du disque de frein dans le disque de frein, l'estimation de l'endommagement du disque de frein et l'émission d'un signal, notamment d'un signal d'avertissement, lorsque l'endommagement atteint la valeur limite déterminée à 30 l'avance. Ce procédé de diagnostic comporte, en outre, de préférence, facultativement, la mémorisation de la tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein, ou l'endommagement du disque de frein, le cumul de l'endommagement du disque de frein à 3055121 19 chaque opération de freinage en l'endommagement cumulé et l'émission d'un signal, notamment d'un signal d'avertissement, lorsque l'endommagement cumulé atteint une valeur limite définie à l'avance. 5 On explicite ci-après, en se reportant aux dessins annexés, un mode de réalisation d'un dispositif de diagnostic de frein suivant l'invention. Aux dessins : la figure 1 représente une considération théorique 10 d'une coopération d'un modèle de frottement et d'un modèle de température et la figure 2 est un schéma synoptique d'une partie du dispositif de diagnostic de frein. La figure 1 présente une considération théorique d'un 15 module 1 d'un dispositif de diagnostic de frein, le module 1 étant constitué d'un modèle 2 de frottement de disque de frein-garniture de frein et d'un modèle 3 thermique. Dans le dispositif de diagnostic de frein, entrent une 20 force & normale d'une garniture de frein sur un disque de frein et une vitesse vf relative du disque de frein par rapport à la garniture de frein. La force F, normale et la vitesse of relative sont entrées à la fois dans le modèle 2 de frottement de disque de frein-garniture de 25 frein et dans le modèle 3 thermique. Un procédé réalisé dans le module 1 repose sur une estimation continue et simultanée d'un coefficient Na de frottement et, en conséquence, de la force de freinage et de températures du disque de frein. Un modèle qui forme 30 la base d'une estimation de ce genre décrit à la fois l'influence du coefficient de frottement sur la 20 3055121 température du disque de frein et l'influence de la température du disque de frein sur le coefficient y, de frottement. Le modèle 2 de frottement du disque de frein-garniture de 5 frein décrit une dépendance d'un frottement entre le disque de frein et la garniture de frein en fonction de la température du disque de frein, de la vitesse vf relative entre la garniture de frein et le disque de frein (ainsi la vitesse du disque de frein en m/s) et de 10 la force normale, qui s'applique entre la garniture de frein et le disque de frein, selon l'équation (1) suivante : ,ua(v f,Ts,Fn) = a0 + aivf + azvf2 + bin + b2T,2 + ciFn +c2Fn2 (1) dans laquelle vf est la vitesse relative entre la 15 garniture de frein et le disque de frein, n est une température de la surface de frottement du disque de frein, F' est la force normale s'appliquant entre la garniture et le disque de frein, qui peut être calculée à partir d'une pression de cylindre de frein et a, b etc 20 sont des constantes déterminées expérimentalement, qui sont caractéristiques des appariements disque de frein-garniture de frein. Le coefficient y, de frottement est défini comme il suit dans l'équation (2) : 25 y, = Mb (2) Fn . rm dans laquelle Mb est un couple de freinage et rm un rayon de frottement moyen du disque de frein (paramètre de conception du disque de frein) et la force de freinage, 30 qui ralentit un véhicule est Fbrake=Mb/Rwheel, Rwhed étant le rayon de la roue du véhicule. 21 3055121 Le modèle 3 thermique détermine la température du disque de frein en fonction de la pression du cylindre de frein et de la vitesse vi relative. Le disque de frein est représenté par deux accumulateurs 5 de chaleurs, l'un des accumulateurs correspondant à la surface de frottement, tandis que l'autre accumulateur correspond à la partie restante (corps du disque). La subdivision correspond à la direction dans laquelle les plus grandes tensions dues à la chaleur sont escomptées, 10 c'est-à-dire la direction axiale. Le modèle 3 thermique met à dispositif deux estimations pour le disque de frein : Une estimation n de la surface de frottement du disque de frein (équation (3)) et une estimation de la 15 température du corps du disque de frein (équation (4)), qui se rapportent l'une à l'autre et à la pression du cylindre de frein qui influe sur la puissance d'entrée, sont indiquées par les équations différentielles suivantes : 20 Cs - dTs(t) = Pin(t) - .14Ts(t) - Tb(t)] - cs(v, n). [Ts(t) - Tanib] ( 3 ) dt Cb - dTb(t) = 2[7'10 - Tb(t)] - cb(v,Tb) - [Tb(t) - Tamb] ( 4 ) dt dans lesquelles l'indice s est donné pour la partie de la 25 surface de friction du disque de frein et l'indice b pour le corps du disque de frein, Tu, est la capacité calorifique respective, .1 la transmission de chaleur dans le disque de frein, Cs,b la transmission de chaleur respective entre le disque de frein et un environnement 30 du frein sur les deux faces du disque de frein, la transmission de chaleur respective étant dépendante de la vitesse et des températures, Twe est une température de l'environnement du disque de frein et Pin =,11,-Fn-vf est la 3055121 22 puissance de frottement. Dans les équations, le coefficient ma de frottement est la valeur instantanée, calculée suivant le modèle 2 de frottement disque de frein-garniture de frein décrit ci- 5 dessus, tandis que la force normale est calculée à partir de la pression du cylindre de frein, en utilisant les propriétés pression-force déterminées expérimentalement du dispositif de frein. En se fondant sur le modèle 2 de frottement disque de 10 frein-garniture de frein et le modèle 3 thermique, on peut disposer du module 1, qui coopère avec un dispositif de commande de frein et qui met à disposition continuellement des informations sur les températures instantanées du disque de frein et le coefficient ma de 15 frottement disque de frein-garniture de frein. Le dispositif 1 de diagnostic de frein fonctionne de la manière suivante : - Le dispositif 1 de diagnostic de frein obtient, le cas échéant, par un capteur de vitesse, la vitesse 20 instantanée de la roue, le cas échéant, traitée à l'avance par un système d'antidérapage et la transforme en une vitesse yf relative entre la garniture de frein et le disque de frein). - Le dispositif 1 de diagnostic de frein obtient une 25 pression instantanée du cylindre (d'un capteur de pression ou calculée à partir d'une demande de freinage) et la transforme en la force normale entre le disque de frein et la garniture de frein (la transformation repose sur des propriétés connues du 30 dispositif de frein. - Le dispositif 1 de diagnostic de frein calcule les deux températures de disque de frein à partir de la 3055121 23 force normale instantanée et de la vitesse vf relative. Le dispositif 1 de diagnostic de frein estime le frottement disque de frein-garniture de frein à partir 5 de la température du disque de frein, de la vitesse vf relative et de la force normale. La figure 2 représente un schéma synoptique d'une partie d'un dispositif de diagnostic de frein. Les informations mises à disposition par le module 1, qui comportent les 10 coefficients y, de frottement instantanés disque de frein-garniture de frein et les deux températures du disque de frein, à savoir la température I', de la surface de frottement du disque de frein et la température Tb du corps du disque de frein, sont utilisées pour obtenir des 15 informations de diagnostic et d'avertissement concernant le dispositif de frein, afin de donner des indications sur des mesures à prendre pour empêcher des défaillances du frein. Le module 1 met à disposition, comme indiqué ci-dessus, 20 continuellement une estimation de la température I', de la surface de frottement du disque de frein. Il s'ensuit les possibilités suivantes pour une utilisation de cette information : La température T, instantanée de la surface de 25 frottement du disque de frein peut être indiquée constamment ou, en variante, seulement lorsqu'est atteinte une valeur limite de la température de la surface de frottement du disque de frein. Lorsque la température I', instantanée de la surface de 30 frottement du disque de frein dépasse une première valeur limite de la température de la surface de frottement du disque de frein (T5> 3055121 24 T,.limit1), un message est émis de contrôler le disque de frein lors de l'entretien suivant. - Lorsque la température n de la surface de frottement du disque de frein dépasse une deuxième valeur 5 Ts_limit2, limite de la température de la surface de frottement du disque de frein, qui est plus grande que la première valeur T'.1.imit1, limite de la température de la surface de frottement du disque de frein (1; > n_limit1), il est émis un signal vers le dispositif 10 de commande de frein ou vers le conducteur de la locomotive, signal qui indique qu'il existe un danger d'une surchauffe du disque de frein. Outre la température n de la surface de frottement du disque de frein, le module 1 met à disposition également 15 la température Tb du corps du disque de frein. La température Tb instantanée du corps du disque de frein est indiquée constamment, ou en variante, seulement lorsqu'est atteinte une valeur limite de la température du corps du disque de frein. 20 En utilisant ces deux températures, on peut estimer une tension intérieure instantanée (tension due à la chaleur) du disque de frein sur la base d'une différence de température entre la température 7; de la surface de frottement du disque de frein et de la température /1 du 25 corps du disque de frein. A partir de cette tension due à la chaleur, on peut estimer un endommagement du disque de frein et également de la garniture de frein. - Lorsque l'on estime que l'endommagement dépasse une 30 première valeur limite d'endommagement Schàdigung_limit1 (endommagement > Schdigung_limitl) , 3055121 25 on émet un message de contrôler le disque de frein au prochain entretien. Lorsque l'on estime que l'endommagement dépasse une deuxième valeur limite d'endommagement 5 Schâdigung_limit2 (endommagement > Sch.digung_limit2), on émet un signal vers le dispositif de commande de frein ou vers le conducteur de la locomotive, signal qui indique qu'il existe un danger en raison de la tension due à la chaleur. 10 La tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein ou l'endommagement dû à des opérations de freinage est mémorisée pendant une opération de freinage et cumulée en un endommagement cumulé. On estime une durée de fonctionnement du disque 15 de frein à partir de cet endommagement cumulé. A partir de cette estimation de la durée de vie du disque de frein, on produit une information d'entretien concernant une durée de vie encore escomptée du disque de frein. 3055121 26 ENUMERATION DES REFERENCES 1 Module 2 Modèle de frottement-disque de frein- garniture de frein 5 3 Modèle thermique Schàdigung_limit1 Première valeur limite d'endommagement Schâdigung_limit2 Deuxième valeur limite d'endommagement Tb Température du corps du disque de frein Ts Température de la surface de frottement 10 du disque de frein Première valeur limite de température de la surface de frottement du disque de frein Deuxième valeur limite de température 15 de la surface de frottement du disque de frein Ua Vitesse relative entre la garniture de frein et le disque de frein f Coefficient de frottement REVENDICATIONS1. Dispositif (1) de diagnostic de frein d'un dispositif de freinage d'un véhicule, qui est pourvu d'au moins un 5 frein ayant un disque de frein et une garniture de frein, comportant : un capteur de détection d'une température instantanée d'un environnement du frein, un capteur de détection d'une vitesse (/)/-) relative 10 instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein, un dispositif configuré pour déterminer une force instantanée normale de la garniture de frein sur le disque de frein, 15 un dispositif de mémorisation configuré pour mémoriser des paramètres d'une estimation de coefficient de frottement, une unité d'estimation de coefficient de frottement configurée pour estimer un coefficient (g2) de frottement 20 instantané entre la garniture et le disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse (Di.) relative instantanée, des paramètres pour une estimation de coefficient de frottement et d'une température instantanée d'une surface (T5) de frottement 25 du disque de frein et une unité d'estimation de la température configurée pour estimer la température instantanée de la surface (T5) de frottement du disque de frein sur la base de la 3055121 28 force normale instantanée, de la vitesse (v1) relative instantanée, du coefficient (fia) de frottement instantané entre la garniture de frein et le disque de frein, des capacités calorifiques de la surface de frottement du frein et du corps du disque de frein, d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps de disque de frein et d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frottement et l'environnement du frein et un dispositif d'avertissement de la température de la surface de frottement du disque de frein, configuré pour émettre un signal lorsque la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein atteint une valeur limite de température de surface de frottement du disque de frein déterminée à l'avance. 2. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la revendication 1, dans lequel il est pourvu d'une unité d'émission de température de surface de friction du disque de frein, configurée pour émettre la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein. 3. Dispositif (1) de diagnostic de frein d'un dispositif 25 de frein d'un véhicule, qui est pourvu d'au moins un frein ayant un disque de frein et une garniture de frein, comportant un capteur de détection d'une température instantanée d'un environnement du frein, 30 un capteur de détection d'une vitesse (v» relative instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein, 3055121 29 un dispositif configuré pour déterminer une force instantanée normale de la garniture de frein sur le disque de frein, un dispositif de mémorisation configuré pour 5 mémoriser des paramètres d'une estimation de coefficient de frottement, une unité d'estimation de coefficient de frottement configurée pour estimer un coefficient (Ma) de frottement instantané entre la garniture et le disque de frein sur 10 la base de la force normale instantanée, de la vitesse (vf) relative instantanée, des paramètres pour une estimation de coefficient de frottement et d'une température instantanée d'une surface (T5) de frottement du disque de frein et 15 une unité d'estimation de la température configurée pour estimer la température instantanée de la surface (T5) de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse (vf) relative instantanée, du coefficient (ya) de frottement instantané 20 entre la garniture de frein et le disque de frein, des capacités calorifiques de la surface de frottement du frein et du corps du disque de frein, d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps de disque de frein et d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frottement et l'environnement du frein et pour évaluer une température instantanée d'un corps (Tb) de disque de frein sur la base d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein et un dispositif d'avertissement de la température de la surface de frottement du disque de frein, configuré pour émettre un signal lorsque la température instantanée du corps (Tb) de disque de frein atteint une valeur limite 3055121 30 de température du corps (Tb) de disque de frein déterminée à l'avance. 4. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la 5 revendication 3, dans lequel il est pourvu d'une unité d'émission de température de surface de frottement du disque de frein configurée pour émettre la température instantanée du corps (Tb) de disque de frein. 10 5. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la revendication 3 ou 4, dans lequel il a une unité d'évaluation de la tension due à la chaleur configurée pour estimer une tension due à la 15 chaleur, pertinente pour un endommagement du disque de frein, dans le disque de frein sur la base de la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein et de la température instantanée du corps (Tb) de disque de frein. 20 6. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la revendication 5, comportant une unité d'estimation de l'endommagement configurée pour estimer l'endommagement du disque de frein à partir 25 de la tension due à la chaleur pertinente pour l'endommagement du disque de frein et une unité d'avertissement d'endommagement configurée pour émettre un signal lorsque l'endommagement atteint une valeur limite déterminée à l'avance. 30 7. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la revendication 6, comportant une unité de mémorisation configurée pour mémoriser la tension due à la chaleur pour l'endommagement du 3055121 31 disque de frein ou l'endommagement dans le disque de frein à chaque de freinage et pour cumuler l'endommagement mémorisé en un endommagement cumulé et un dispositif d'avertissement d'endommagement cumulé 5 configuré pour émettre un signal lorsque l'endommagement cumulé atteint une valeur limite déterminée à l'avance. 8. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant la revendication 7, dans lequel 10 il est pourvu d'une unité d'émission configurée pour émettre l'endommagement cumulé. 9. Dispositif (1) de diagnostic de freine suivant l'une des revendications 1 ou 2 ayant les caractéristiques 15 supplémentaires de l'une des revendications 3 à 8. 10. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant l'une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de détermination de la force normale 20 instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein a un capteur de pression pour une pression de fluide/air dans un cylindre du frein. 11. Dispositif (1) de diagnostic de frein suivant l'une 25 des revendications 1 à 9, dans lequel le dispositif de détermination de la force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein a une unité de calcul configurée pour calculer la force normale instantanée à partir de la demande de 30 freinage. 12. Procédé de diagnostic pour un dispositif de freinage d'un véhicule, qui est pourvu d'au moins un frein ayant 3055121 32 un disque de frein et une garniture de frein, comprenant les stades : détection d'une température instantanée d'un environnement du dispositif de freinage ; 5 détection d'une vitesse (vf) relative instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein ; détection d'une force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein ; estimation d'un coefficient (pa) de frottement 10 instantané entre la garniture et le disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse (vf) relative instantanée, des paramètres pour une estimation de coefficient de frottement et d'une température instantanée d'une surface (Te) de frottement 15 du disque de frein ; estimation de la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse (vf) relative instantanée, du coefficient (pa) de frottement 20 instantané entre la garniture de frein et le disque de frein, des capacités calorifiques de la surface de frottement du frein et du corps du disque de frein, d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps de disque de frein et d'une 25 transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frottement et l'environnement du frein ; émission d'un signal lorsque la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein atteint une valeur limite de température de la 30 surface de frottement du disque de frein déterminée à l'avance. 13. Procédé de diagnostic suivant la revendication 12, comprenant le stade : 3055121 33 émission de la température instantanée de la surface (T5) de frottement du disque de frein 14. Procédé de diagnostic pour un dispositif de freinage 5 d'un véhicule, qui est pourvu d'au moins un frein ayant un disque de frein et une garniture de frein, comprenant les stades : détection d'une température instantanée d'un environnement du dispositif de freinage ; 10 détection d'une vitesse (vf) relative instantanée entre le disque de frein et la garniture de frein ; détection d'une force normale instantanée de la garniture de frein sur le disque de frein ; estimation d'un coefficient (p,) de frottement 15 instantané entre la garniture et le disque de frein sur la base de la force normale instantanée de la vitesse (vf) relative instantanée des paramètres pour une estimation de coefficient de frottement et d'une température instantanée d'une surface (T5) de frottement 20 du disque de frein estimation de la température instantanée de la surface (Ta) de frottement du disque de frein sur la base de la force normale instantanée, de la vitesse (vf) relative instantanée, du coefficient (Pa) de frottement 25 instantané entre la garniture de frein et le disque de frein, des capacités calorifiques de la surface de frottement du frein et du corps du disque de frein, d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et un corps de disque de frein et d'une 30 transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frottement et l'environnement du frein ; estimation d'une température instantanée du corps (Tb) de disque de frein sur la base d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein 3055121 34 et le corps du disque de frein et de la capacité calorifique du corps du disque de frein et émission d'un signal lorsque la température instantanée du corps (Tb) de disque de frein dépasse une 5 valeur limite de température du corps du disque de frein déterminée à l'avance. 15. Procédé de diagnostic suivant la revendication 14, comprenant le stade : 10 émission de la température instantanée du corps (Tb) de disque de frein. 16. Procédé de diagnostic suivant la revendication 14 ou 15, comprenant le stade : 15 estimation d'une tension due à la chaleur, pertinente pour l'endommagement du disque de frein, dans le disque de frein sur la base d'une transmission de chaleur entre la surface de frottement du disque de frein et le corps du disque de frein et d'une transmission de chaleur entre 20 la surface de frottement du disque de frein et l'entourage du frein. 17. Procédé de diagnostic suivant la revendication 16, comprenant les stades : 25 estimation d'un endommagement du disque de frein à partir de la tension due à la chaleur pertinente pour l'endommagement du disque de frein et émission d'un signal lorsque l'endommagement instantané atteint une valeur limite déterminée à l'avance. 30 18. Procédé de diagnostic suivant la revendication 17, comprenant les stades : 3055121 mémorisation de la tension instantanée due à la chaleur ou de l'endommagement du disque de frein à chaque opération de freinage ; cumul de l'endommagement mémorisé du disque de frein 5 à chaque opération de freinage en un endommagement cumulé ; émission d'un signal lorsque l'endommagement cumulé atteint une valeur limite déterminée à l'avance. 10 19. Procédé de diagnostic suivant la revendication 18, comprenant le stade : émission de l'endommagement cumulé 20. Procédé de diagnostic suivant la revendication 12 ou 15 13, comprenant les stades supplémentaires suivant l'une des revendications 14 à 19.