Le FREIN DIRECT







PRINCIPE
Le frein direct
• Le frein direct est basé sur le principe de la conduite générale sans pression.
• Contrairement au FCA (Frein Continu Automatique), la conduite d'air nécessaire pour le fonctionnement du frein direct n'est pas sous pression. Elle le devient seulement, lors de l'utilisation de ce frein.

Principe
• Le frein direct permet en mettant en communication une source d’air et un cylindre de frein d’appliquer une semelle de frein qui par son frottement ralentira la roue donc le véhicule.
• Le frein direct équipe seulement les locomotives.

principe du frein direct (FD)
Principe du frein direct (FD)

mise en action du frein direct
Mise en action du frein direct (FD)
Bien sur il faut pouvoir commander à volonté la pression disponible au cylindre de frein à la baisse comme à la hausse.

Pour cela le circuit du frein direct doit être complété par d'autres éléments.

L'ensemble du circuit est composé par :
• Une réserve d’air, 
• Un détendeur ou une soupape de sûreté,
• Un robinet de commande, 
• Un manomètre,
• Un cylindre de frein, 
• Une semelle de frein.

circuit du frein direct
Circuit complet du frein direct avec détendeur
circuit du frein direct avec soupape de surete
Circuit complet du frein direct avec soupape de sûreté

RÔLE des DIFFÉRENTS ÉLÉMENTS
La réserve d’air
Elle est constituée par le réservoir principal (RP), qui lui-même est alimenté par le compresseur (CPR).

reservoir principal
 
reservoir principal
                                                          
Réservoir principal
                                                                                                                   
Réservoir principal

compresseur
Compresseur
Le détendeur ou la soupape de sûreté
Si la pression utilisée était directement celle des RP (entre 8 et 9 bars sur les EM), celle-ci serait trop importante et la force avec laquelle la semelle de frein s’appliquerait sur la roue provoquerait des échauffements anormaux de la table de roulement et une usure prématurée des semelles de frein, et même on risquerait de provoquer un enrayage (l’essieu serait bloqué) entraînant un glissement de l’essieu sur le rail ce qui a pour conséquence un allongement des distances d’arrêt et de ralentissement ainsi que la formation d’un plat sur la roue.  

La pression maximale envoyé dans les CF est limitée à 3,5 bars soit :
• Par une soupape de sûreté,
• Par un détendeur.

detendeur
                              
soupape de surete
                                       
soupape de surete
                                           
Détendeur
                                                                                 
Soupape de sûreté
                                                                                  
Soupape de sûreté

Le robinet de frein direct
Il permet par action du conducteur de régler la pression au cylindre de frein.

Il peut occuper trois positions :
Serrage : pour permettre l’envoi de l’air directement des RP aux CF par l’intermédiaire d’un détendeur ou d’une soupape de sûreté, 
Desserrage : pour permettre la vidange des CF,
Neutre : pour interrompre le remplissage ou la vidange des CF. 

Robinet type : PILOTAIR
Le conducteur dispose d’un manipulateur à 3 positions stables.
Ce manipulateur commande un tiroir de distribution qui selon son déplacement réalise les communications entre :
Serrage : Communication entre CP et CF,
Neutre : Supprime toutes les communications, la pression de la conduite de frein reste stable,
Desserrage : Communication entre CF et l’atmosphère.

Le conducteur déplace la poignée sur la position désirée.

les 3 positions du robinet pilotair
Positions du robinet pilotair

Le robinet PILOTAIR peut être utilisé en commande de secours du frein automatique lorsque la commande de frein électrique PBL2 est défectueuse. Un robinet de secours permet la commutation pneumatique entre robinet PILOTAIR et circuit de frein automatique, le conducteur ne disposant plus alors du frein direct.

robinet de frein direct
        
robinet de frein direct
        
robinet pilotair
              
Robinet de frein direct type : PILOTAIR
                                                 
Robinet de frein direct
                                                                  
Robinet de frein direct

Robinet N°9
Il est monté sur les engins moteurs bicabine.
Serrage : Communication entre CP et CF,
Neutre : Supprime toutes les communications, la pression de la conduite de frein reste stable,
Desserrage : Communication entre CF et l’atmosphère.

Le conducteur déplace la poignée sur la position désirée.

frein direct position desserrage
             
robinet n 9
                                                                          
Robinet de frein direct N°9
                                                                                            
Robinet de frein direct N°9

Robinet N°9 bis
Il est monté sur les engins moteurs monocabine à deux postes de conduite (type BB66000).
Serrage : Communication entre CP et CF,
Neutre : Supprime toutes les communications, la pression de la conduite de frein reste stable,
Desserrage : Communication entre CF et l’atmosphère.

Le conducteur déplace la poignet sur la position désirée.

Pour éviter les opérations de mise en service ou d’isolement du frein direct à chaque changement de poste, le robinet de frein direct N° 9 bis comporte en plus du robinet N°9, un ressort de rappel qui le ramène en position NEUTRE dès que le conducteur lâche la poignée.

robinet de frein direct
Mon texte simple
robinet n 9 bis
                                                       
Robinet de frein direct type : N°9 bis
                                                                                                                
Robinet de frein direct

Robinet détendeur à commande par came
Ce robinet de frein direct utilisé sur les BB63000, 63500, est actionné par l'intermédiaire d'une poignée qui peut commander :
• Dans le sens des aiguilles d'une montre : La traction,
• Dans le sens inverse : Le freinage.
 
Lorsque le conducteur déplace la poignée vers le bas, dans le sens freinage, une came agit sur le détendeur et la pression d'air à la sortie de ce dernier devient d'autant plus élevée que la poignée est éloignée de la position 0.

frein direct à came
             
frein direct à came
                                                  
Robinet détendeur à commande par came
                                                                                           
Robinet détendeur à commande par came

Le manomètre
Il permet au conducteur de connaître :
• La pression disponible aux réservoirs principaux,
• La pression au cylindre de frein,
     Le manomètre de cylindre de frein possède 2 aiguilles :
          • Une pour le bogie 1 repéré par une bande oblique noire,
          • Une autre pour le bogie 2 repéré par deux bandes obliques noires.
• Le manomètre des RP possède une aiguille rouge qui est généralement situé dans le même manomètre que pour le réservoir égalisateur (RE).

Un manomètre indique une pression effective. 
Pression effective : C’est la différence entre la pression du gaz et la pression atmosphérique. 
Pression absolue : C’est la somme de la pression effective et de la pression atmosphérique. 


manometre cf
             
manometres
                                                      
Manomètre CF
                                                               
Aiguille RP en rouge
                      
Manomètre CF

Le cylindre de frein
Il permet de convertir la pression de l’air en une force d’application de la semelle sur la roue transmis par la timonerie de frein. 
Lorsque le cylindre de frein n’est pas alimenté, un ressort ramène la timonerie à sa position initiale et permet le décollement de la semelle de frein de la roue.
 
cylindre de frein
                   
cylindre de frein
                                                                  
Cylindre de frein
                                                                                                                                 
Cylindre de frein

cylindre de frein
                       
cylindre de frein
                                                                                  
Cylindre de frein
                                                                                                   
Cylindre de frein

La semelle de frein
Elle permet par son application sur la roue d'obtenir par frottement un effort de retenu qui de ralentir la vitesse de rotation de la roue.

semelles de frein
Semelles de frein

FONCTIONNEMENT du FREIN DIRECT
La fonction Serrage 
La fonction serrage consiste à mettre en communication les réservoirs principaux (RP) et le cylindre de frein par l'intermédiaire du robinet de frein. La pression maximale est limitée par le détendeur.
 
fonction serrage
                        
fonction serrage
                                                                             
Fonction Serrage
                                                                                                                                       
Fonction Serrage
frein direct position serrage
                            
frein direct position serrage
                                                             
Frein direct sur la position : Serrage
                                                                          
Frein direct sur la position : Serrage

La fonction Neutre
La fonction neutre, permet d'isoler le cylindre de frein de l'alimentation en air et de l'atmosphère. Cela permet d'effectuer des paliers de serrage ou de desserrage.

fonction neutre
           
fonction neutre
                                                                                      
Fonction Neutre
                                                                                                                                
Fonction Neutre

frein direct position neutre
                              
frein direct position neutre
                                             
Frein direct sur la position : Neutre
                                                                                                 
Frein direct sur la position : Neutre

La fonction Desserrage 
La fonction desserrage consiste à mettre en communication le cylindre de frein et l'atmosphère. La pression diminuant dans le cylindre de frein, le ressort de rappel présent dans le CF permet de diminuer la pression de la semelle sur la roue.

fonction desserrage
               
fonction desserrage
                                                                            
Fonction Desserrage
                                                                                                                                    
Fonction Desserrage

frein direct desserrage
               
frein direct position desserrage
                                           
Frein direct sur la position : Desserrage
                                                                                 
Frein direct sur la position : Desserrage

UTILISATION du FREIN DIRECT
Le frein direct est utilisé dans différent cas en raison de sa maniabilité et de sa rapidité d'action :
• Circulation machine seule (Haut le pied),
• Pour réaliser une mise en tête,
• Pour réaliser des arrêts en impasse,
• En cas de neige,
• En cas de patinage,
• Lors de circulations sur voie enneigée,
• Pour immobilisation de l'engin moteur,
• ...
AVANTAGES et INCONVÉNIENTS
Avantages du frein direct 
• Frein rapide à mettre en œuvre sur un engin moteur seul, 
• Frein très maniable, qui permet de doser avec précision la pression dans les cylindres de frein, 
• Frein modérable au serrage et au desserrage :
    • Modérabilité au serrage : signifie que l’on peut réaliser des paliers de serrage, c'est-à-dire réaliser des montées de pression au cylindre de frein progressives et successives, 
    • Modérabilité au desserrage : signifie que l’on peut réaliser des paliers de desserrage, c'est-à-dire réaliser des baisses de pression au cylindre de frein progressives et successives, 
 
Inconvénients du frein direct
Absence de sécurité, car il devient inefficace en cas : 
• D’absence ou de fuite au niveau de la réserve d’air, 
• En cas de fuite sur la canalisation entre les RP et le robinet de frein, 
• En cas de fuite sur la canalisation entre le robinet de frein et le cylindre de frein,
• En cas de fuite au cylindre de frein,
• Il n'est pas automatique, en cas de rupture d'attelage il n'entre pas automatiquement en fonction,
• Les fuites éventuelles sur le circuit ne sont pas compensées.
FREIN DIRECT sur un ENGIN BICABINE
Frein direct sur un engin moteur bicabine
Pour éviter que l’air envoyé aux CF par l’un des deux robinets de frein direct ne soit évacué par l’autre robinet resté sur la position desserrage dans l'autre cabine, on intercale entre les deux robinets une double valve d’arrêt (DVA). 

Cette double valve d'arrêt permet de sélectionner le frein direct d'une cabine ou d'une autre.

On utilise une double valve d’arrêt à tiroirs à deux trous de fuite qui permet d’isoler automatiquement le robinet du frein direct du poste non utilisé. Chaque trou de fuite assure la mise à l’atmosphère de la partie non utilisée.

double valve d'arret
                     
schema double valve d'arret
                                                  
Double Valve d'Arrêt
                                                                                                           
Schéma Double Valve d'Arrêt

Schema fd avec dva
Schéma du frein direct avec DVA

Schéma frein direct et frein continu automatique
Sur un engin moteur les cylindres de frein (CF) sont communs, que l'on utilise le frein continu automatique ou le frein direct.

Pour permettre l'alimentation des CF par le frein continu automatique ou le frein direct, on intercale entre ces deux alimentations une DVA qui permet de sélectionner et séparer les deux systèmes. 
La double valve d'arrêt utilisé ne possède pas de trou de fuite.

Alimentation des CF
• Dans le cas d’une mise en action par le frein direct, l’air envoyé vers le CF pousse le piston de la double valve d'arrêt vers la gauche et permet l'alimentation des CF, 
• Dans le cas d’un serrage par le frein automatique, l’air envoyé vers le CF pousse le piston de la double valve d'arrêt vers la droite et permet l'alimentation des CF.

schema alimentation cf par fca ou fd
Schéma d'alimentation des CF par le FCA ou le FD

double valve d'arret
Double valve d'arrêt