Arrêt sécurisé à haute altitude - Grand froid ou pente, le vide stoppe les trains

Arrêt sécurisé à haute altitude - Grand froid ou pente, le vide stoppe les trains

Dans le trafic ferroviaire moderne, de l'air comprimé est utilisé pour les freins. Toutefois, lorsque les températures sont basses, ce système a ses limites. Les trains circulant sur les voies étroites en haute montagne utilisent donc des systèmes de frein à vide reconnus.
Vacuum-brakes-trains-1.jpg

Si le système de propulsion d'un véhicule cesse de fonctionner, il n'est plus possible d'avancer. Si cela est ennuyeux, ce n'est généralement pas dangereux. En revanche, si les freins sont défectueux, toutes les sonnettes d'alarme se déclenchent instantanément puisque, dans une certaine mesure, les freins sont l'élément le plus important de tout véhicule. Cela est particulièrement vrai pour les trains, qui peuvent transporter plusieurs centaines de passagers.

Des freins à main jusqu'à la technologie d'arrêt moderne

Au début du XIXe siècle, les premiers trains étaient freinés manuellement et dans chaque wagon. Au fil du temps, des systèmes de freinage à commande centralisée, fonctionnant sur toute la longueur du train, se sont imposés. À cette époque, les freins utilisant le vide étaient courants, alors que de nos jours, ce sont principalement des freins à air comprimé qui sont utilisés.

Les deux procédés de freinage sont en principe très semblables : des pistons de frein situés sur les essieux des roues sont actionnés par des cylindres de frein. Les cylindres sont connectés à l'unité de commande, via des conduites reliant l'unité de traction à la queue du train. Le conducteur du train actionne une vanne pour déclencher le freinage. Dans le cas de freins à air comprimé, une surpression est appliquée aux conduites de frein. Elle est générée par un compresseur et fournit l'énergie nécessaire au processus de freinage. Dans le cas de freins utilisant le vide, la vanne sert à réduire une pression négative existante. Elle empêche les pistons de frein d'entrer en contact avec les essieux pendant la marche du train. Lorsque la vanne est actionnée, la pression atmosphérique entrante peut appliquer une pression et amorcer le freinage.

Avantages des freins utilisant le vide

Les freins à air comprimé présentent un inconvénient en matière de conception : ils ont besoin de comprimer l'air ambiant pour que le processus de freinage se réalise. Par temps froid, l'humidité présente dans l'air peut se condenser. Cela peut entraîner une chute de pression, et conduire ainsi à une baisse de la performance de freinage. Si les températures sont réellement glaciales, la condensation peut geler et obstruer les conduites de frein.

Ce risque n'existe pas avec les freins utilisant le vide. Afin qu'ils soient prêts à fonctionner, la pompe à vide génère du vide dans les conduites des freins, après avoir activé l'unité de commande. Cela empêche l'humidité de pénétrer, depuis l'extérieur, dans le système de freins. Une différence de pression d'environ 690 millibars entre le système de freins et la pression atmosphérique permet de maintenir les freins desserrés. Les freins sont déclenchés lorsque le conducteur du train ouvre la vanne. Cela se produit également automatiquement en cas de dysfonctionnement du système.

Ainsi, la sécurité de fonctionnement est assurée, et pas uniquement à des températures inférieures à zéro. De plus, les systèmes de freins utilisant le vide peuvent être facilement réglés. Ils conservent leur pleine efficacité, même suite à des déclenchements répétés se succédant rapidement, ce qui constitue un avantage important lors de longues descentes et de manœuvres. C'est la raison pour laquelle les systèmes de freins utilisant le vide sont encore utilisés de nos jours, sur de nombreux trains à voie étroite et petits trains, sur les locomotives diesel utilisées pour les manœuvres ou la construction de tunnels, sur les trains de montagne en Suisse et en Autriche ainsi que sur les trains des chemins de fer sud-africains et indiens.

Freiner un long train composé d'une locomotive et de ses nombreux wagons constitue un réel défi technique. Compte tenu de la masse en mouvement, une longue distance de freinage doit être prise en considération. Selon la longueur du train, entre 5 et 25 tonnes doivent être arrêtées par essieu (à titre comparatif, le poids par essieu pour un véhicule de tourisme est de 0,7 tonnes en moyenne). Les freins d'essieu, tels que les freins à air comprimé ou les freins utilisant le vide, restent un des composants du système, même s'ils en sont le plus important. Le frein moteur transforme le moteur électrique de la locomotive en générateur, afin de produire de l'électricité en supplément de l'effet de freinage. Lors du freinage d'urgence, des freins à rail sont utilisés : des patins sont abaissés sous le châssis et appliqués sur les rails à l'aide d'électroaimants intégrés.

À la pointe de la technologie en matière de freinage, on retrouve les freins à courant de Foucault. Leur fonctionnement est basé sur le principe de la dissipation électromagnétique dans les rails. La force de freinage est générée sans contact, dosée et répartie précisément entre les freins et le champignon de rail. Toutefois, elle dépend également de la vitesse du train; raison pour laquelle cette technologie est uniquement utilisée en complément d'un autre système de freinage.

Lors du freinage d'un train, il est également important de garder à l'esprit que si la force de freinage n'est pas appliquée de manière régulière et homogène, des compressions et des contraintes peuvent s'appliquer sur toute la longueur du train. Cela se produit, par exemple, avec les freins à air comprimé : en effet, la surpression générée par le compresseur atteint le wagon de queue après un certain délai, en raison de la longueur de la conduite d'air. Ces derniers viennent alors exercer une pression sur les parties du train déjà freinées. En revanche, si la queue du train est freinée plus tôt ou plus longtemps que la tête du train, une force de traction risque de s'exercer sur la longueur du train. Afin d'éviter de telles conséquences, les temps de serrage et de desserrage des différents freins du véhicule sont, à l'aide de dispositifs de commutation, adaptés à sa vitesse de déplacement et à l'effet de freinage souhaité.


Abonnez-vous à notre newsletter « World of Vacuum » !
Abonnez-vous dès aujourd'hui pour recevoir les dernières nouvelles du monde fascinant du vide.

S'ABONNER

* Ich möchte den vierteljährlich erscheinenden „World of Vacuum"-Newsletter von Busch per Email erhalten. Diese Einwilligung kann jederzeit am Ende des E-Mail-Newsletters widerrufen werden.