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L'ordonnance sur le service et la construction des chemins de fer détermine les exigences d'un système de frein moderne :
§35 Equipement de frein des trains
(1) Les trains dont la vitesse maximale dépasse 50 km/h doivent être équipés de manière ininterrompue de freins automatiques.
"Ininterrompu" signifie que les freins de tous les véhicules d'un train doivent pouvoir être serrés et lâchés depuis un seul emplacement. Une installation de frein est "automatique" si chaque interruption de la conduite de frein provoque un freinage. Le frein à air à action indirecte remplit ces deux exigences.
Avec le frein à air à action indirecte, on provoque des modifications de pression dans la conduite de commande (conduite générale) au moyen du robinet de mécanicien sur le véhicule moteur. Des soupapes de commande (distributeurs) avec réservoirs d'air séparés (réservoirs auxiliaires) vont sur chaque véhicule remplir les cylindres de frein d'air comprimé lors du freinage (serrage) et les vider lors du lâcher. Les éléments essentiels du frein à air comprimé prescrits par les normes d'exécution internationales sont ainsi décrits.
L'effort de freinage est produit dans un cylindre à air comprimé (cylindre de frein) au moyen d'un piston relié aux sabots de frein par une timonerie. Un ressort maintient le piston du cylindre de frein en position lâché afin que les sabots de s'appuient pas contre les roues. Lors du freinage, l'air comprimé arrive dans le cylindre de frein, le piston surmonte la pression du ressort et presse les sabots de frein contre la roue grâce à la timonerie.
Pour le frein automatique en position lâchée, la conduite générale est remplie d'air à une pression de 5 bar par le robinet de mécanicien. Un régulateur sur le robinet de mécanicien veille à maintenir cette pression dans la conduite générale en cas d'inétanchéités acceptables. Le réservoir auxiliaire est également rempli à 5 bar par le distributeur. Le cylindre de frein se vide par le distributeur.
Frein à air comprimé automatique en position de lâcher
Si la pression dans la conduite générale est abaissée au moyen du robinet de mécanicien, le distributeur commute en position de serrage. Une liaison s'établit entre le réservoir auxiliaire et le cylindre de frein; la liaison avec la conduite générale est interrompue. Le cylindre de frein se remplit d'air comprimé et le Piston appuie les sabots de frein contre les roues par l'intermédiaire de la timonerie.
Frein automatique en position de serrage
L'importance de l'abaissement de la pression dans la conduite générale détermine la pression dans les cylindres de frein. On compte en général les valeurs suivantes :
|Pression dans la conduite générale||Pression dans les cylindres de frein|
|5 bar||0 bar|
|4,5 bar||1,2 bar|
|entre 4,5 et 3,5 bar||entre 1,2 et 3,8 bar|
|3,5 bar||3,8 bar|
|0 bar||3,8 bar|
La tabelle montre qu'à chaque pression dans la conduite générale correspond une pression déterminée dans les cylindres de frein. Avec un pression de 3,5 bar dans la conduite générale, on atteint la pression maximale dans les cylindres de frein. En abaissant encore la pression dans la conduite générale, l'effort de freinage ne sera pas augmenté. En abaissant graduellement la pression dans la conduite générale, on rend possible un freinage doux du train.
On relâche le frein en augmentant la pression dans la conduite générale. Ceci provoque la commutation du distributeur en position de desserrage; l'air comprimé s'échappe des cylindres de frein à l'air libre, les réservoirs auxiliaires sont à nouveau remplis. Le desserrage peut comme le serrage s'opérer graduellement. On parle dans se cas de frein graduable au desserrage. Le frein est totalement desserré lorsque la pression dans la conduite générale atteint de nouveau la valeur de 5 bar.
Les anciens distributeurs sont construits de manière plus simple. Quelques types sont, non graduables au desserrage, ce qui signifie que chaque augmentation de la pression dans la conduite générale engendre un desserrage complet du frein. Il n'est pas possible de réduire graduellement l'effort de freinage.
Voir aussi :
Equipement de frein
Timonerie de frein
Source : Bremstechnik und Bremsproben, Eisenbahn Fachverlag Band 9/11, Heidelberg - Mainz 1992
Laurent Voisin - www.voisin.ch (repris du fabuleux travail d'Andreas Schäfer - www.dlok.de)