PROBLÈMES LIÉS au FREIN PNEUMATIQUE







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La mise en oeuvre du freinage
Le frein utilisé est le frein continu automatique.
Ce frein peut fonctionner au régime "VOYAGEURS" ou "MARCHANDISES".
Le régime "MARCHANDISES" se différencie du régime "VOYAGEURS" par des temps de serrage et de desserrage plus importants.

Le matériel peut être équipé soit de l'un ou de l'autre régime de freinage, soit des deux à la fois. Un dispositif spécial permet d'obtenir le régime correspondant à la catégorie du train remorqué.

Le frein "VOYAGEURS"
Ce frein dénommé P, pour Personenwagon, se caractérise :
• Par un temps de serrage compris entre 3 et 6 secondes, (6s en moyenne sur les locomotives),
• Par un temps de desserrage  compris entre 15 et 20 secondes.

Le frein "MARCHANDISES"
Ce frein dénommé P, pour Gunterwagon, se caractérise :
• Par un temps de serrage compris entre 18 et 30 secondes, (24s en moyenne sur les locomotives),
• Par un temps de desserrage  compris entre 45 et 60 secondes.

Le TEMPS de SERRAGE
Le temps de SERRAGE est égal à la durée de remplissage du cylindre de frein, mesuré depuis le moment ou l'air commence à pénétrer dans le cylindre de frein et celui ou la pression y atteint 95% de sa valeur finale.

Le SERRAGE à FOND 
Le serrage à fond est celui qui correspond à la pression maximale au cylindre de frein.
Il est obtenu en provoquant dans la conduite générale une dépression de 1,5 bars pour les distributeurs type UIC et à 2 bars pour les distributeurs JMR.

Le TEMPS de DESSERRAGE
Le temps de desserrage est égal à la durée de vidange du cylindre de frein mesurée depuis le moment ou l'air commence à s'échapper du cylindre de frein et celui où la pression y atteint la valeur de 0,4 bar.

Le TEMPS de REMPLISSAGE
Le temps de remplissage des capacités (RA ou RC) est égal à la durée du remplissage du réservoir mesurée depuis le moment ou l'air commance à y pénétrer et celui ou la pression y atteint 4,8 bars.

La VITESSE de PROPAGATION
La vitesse de propagation est le quotient de la longueur de la conduite générale du train déterminée (sans teir compte des branchements), depuis le robinet du frein jusqu'au robinet d'arrêt de queue, par le temps qui s'ecoule entre le moment ou le conducteur positionne le frein sur la position serrage et celui ou l'air commence à pénétrer dans le cylindre de frein du dernier véhicule (temps de propagation).
 
En conséquence, le temps nécessaire pour que le freinage soit effectif sur tous les véhicules de la rame dépend directement de la vitesse de propagation.
Plus celle-ci est élevée, plus ce temps et court, ce qui diminue les risques de réaction.
Cette vitesse est de l'ordre de 275 à 290 m/s.

Le frein pneumatique ne permet pas une simultanéité de commande des freins de la tête et de la queue des trains longs.
En effet, deux phénomènes physiques inhérents à la commande pneumatique conjuguant leurs effets, les variations de pression dans la conduite générales ne se répercutent pas instantanément sur toute la rame.
La propagation d'une onde de variation de pression à la conduite générale s'effectue à une vitesse relativement basse. Pour un train de 700 mètres de long, lors d'un serrage, le début d'alimentation du cylindre de frein du dernier véhicule intervient près de 2,5 secondes après celui de tête.
Les transferts d'air comprimé entre la tête et la queue, ou inversement, demandent un certain temps, dû au diamètre intérieur de la conduite générale.
Le choix d'une CG de plus grand diamètre(26 mm pour les voitures, 34mm pour les wagons) se justifie par le souci de conserver une bonne vitesse de propagation sur les trains longs.


Serrage
Le début du serrage du dernier véhicule est décalé de 2,5 secondes par rapport au premier.

Le temps nécessaire pour créer la depression de 1,5 bar est de 0,85 seconde en tête et de 14,5 secondes en queue en raison de la limitation de débit due au diamètre de la CG.

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Desserrage
Les mêmes déséquilibres se produisent au desserrage.
Ils sont encore amplifiés par le fait que durant cette séquence, il faut non seulement remplir la CG, mais également les RA.
La remontée de pression à 4,8 bars qui procure le desserrage complet s'effectue en 0,85 seconde en tête et 43,5 secondes en queue.

Ces phénomènes entraînent deux conséquences :
• Lors des périodes transitoires du freinage, des efforts longitudinaux parasites prennet naissance sur les rames par suite du tassement des véhicules de queue sur ceux de tête,
• La performance du freinage de la rame n'est pas celle qu'elle peut potentiellement fournir du fait des différents retards qui interviennent lors du remplissage des CF des véhicules de queue.

L'effet de cet inconvénient est proportionnel à la longueur du train.
Il en est tenu compte dans la détermination des performances de freinage des trains freinés au Frein Continu Voyageur.
Il est par contre négligeable pour les trains freinés au Frein Continu Marchandise.

En effet, le temps de mise en action plus long masque l'influence de la vitesse de propagation de la vidange de la CG.
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Réduction des efforts longitudinaux
Pour faciliter les démarrages des trains longs et lourds, leurs attelages ne sont pas serrés, ce qui constitue un inconvénient lors des freinages.
Les wagons de queue viennent heurter ceux de tête, créant des réactions dans la rame, qui peuvent occasionner des enchevêtrements et des désacouplement.
Un des moyens utilisés sur ces trains pour palier cet inconvénient consiste à imposer aux distributeurs des temps de serrage et de desserrage élevés.
C'est la raison du FCM ou G.
En contre partie les performances de freinage s'en trouvent altérées ce qui justifie la limitation de vitesse de ces trains.

A l'inverse, les trains de voyageurs ou de messageries qui roulent à des vitesses plus élevées doivent être dotés de meilleures performances de freinage.
Ils sont donc équipés du FCV ou P. 
En contrepartie, la longueur de ces trains est limitée.

La fig 3 montre les déséquilibres entre les pressions aux CF de la tête et de la queue suivant que le train est freiné P ou G.

Avec le frein P, on note une différence de 2,8 bars entre tête et queue, cela signifie que lorsque le cylindre de frein de tête arrive vers la fin de son rempllissage (3,5 bars) celui de queue n'est rempli qu'à 0,7/3,5 soit 20%,
Avec le frein G, l'écart entre les pressions est nettement moindre.

Les inconvénients dus à la commande pneumatique sont éliminés par l'emploi d'une commande électrique qui permet de réaliser une simultanéité de remplissage et de vidange des CF des véhicules de tête et de queue.
Tous les trains circulant à des vitesses d'au moins 160 km/h sont équipés du frein électropneumatique.
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