Qu'est-ce que le frein électropneumatique ?

1] GÉNÉRALITÉS

En plus de la commande pneumatique, les organes de frein de certains véhicules sont équipés d’une commande électropneumatique (électro-valves) appelée FEP permettant des serrages et desserrages du frein simultanés et rapides sur l'ensemble du train afin de diminuer les réactions longitudinales et d’améliorer les distances de freinage (voir le sujet "Le freinage des trains classiques"). Les véhicules équipés sont repérés avec une inscription ep encadrée et peinte en jaune.

Marquage ep

Cette fonction de commande électropneumatique est une assistance au freinage et au desserrage lors de l'utilisation du manipulateur de frein par le conducteur.

Le fonctionnement du système est soumis à l'équipement correspondant de l'engin moteur ainsi qu’à l'accouplement des conduites pneumatiques et de la ligne de train entre l'engin moteur et tous les véhicules équipés.

Les engins moteurs équipés de la commande électropneumatique du frein comportent entre autres un appareillage permettant de vérifier le bon fonctionnement de la continuité électrique de la ligne de train au moment de l'essai du frein.

2] EQUIPEMENTS

2A] En plus de l’équipement de frein continu automatique, l’équipement de frein électropneumatique de chaque véhicule comprend :

• Une conduite principale alimentée en permanence par le réservoir principal de l’engin moteur à la pression de 7 à 9 bars. La conduite principale est utilisée exclusivement pour amener rapidement de l'air dans la conduite générale en vue d’un desserrage rapide.
• Un robinet d’arrêt avec manocontact installé avant le demi-accouplement CP. Le manocontact assure la liaison électrique entre la ligne serrage et retour serrage sur le véhicule dont le demi-accouplement CP n'est pas alimenté en air.
• Une ligne électrique dite ligne de train du frein électropneumatique servant à commander les électrovalves de serrage et de desserrage. La ligne de train du frein électropneumatique doit être reliée par un câblot entre chaque véhicule pour qu'elle soit effective dans son fonctionnement normal.
• Une électrovalve de serrage qui met la conduite générale à l’atmosphère lorsqu'elle est excitée.
• Une électrovalve de desserrage qui alimente la conduite générale lorsqu'elle est excitée.

2B] L'équipement de frein électropneumatique sur l'engin moteur comprend :

Aux organes normaux de l'appareillage de frein à commande électrique s'ajoute un dispositif particulier de commande de frein électropneumatique. Ce dispositif doit délivrer des informations électriques. Les informations électriques sont tel que :

• La commande de serrage est réalisée par coupure de l’alimentation électrique.
• La commande de desserrage est réalisée par établissement de l’alimentation électrique.

En cabine de conduite, on y trouve :

• Un interrupteur de mise en action du système électropneumatique (Z-FEP).
• Un bouton-poussoir d'armement (BP-REARM).
• Une lampe de signalisation FEP (LS-FEP).

Dans la partie appareillage, on y trouve :

• Une tête électrique montée sur la tige creuse du relais principal qui alimente électriquement le relais serrage et le relais desserrage.

(Le réglage des contacts de la tête électrique est fait de telle manière que les fuites CG comprises dans les tolérances sont compensées par le relais principal pour éviter la rupture de la liaison électrique).

• Un relais serrage qui assure l'alimentation électrique de la ligne serrage et du relais temporisé.
• Un relais de desserrage qui assure l'alimentation électrique de la ligne desserrage.
• Un relais retour serrage qui contrôle l'alimentation électrique du relais temporisé au moment du serrage.
• Un relais temporisé assure lorsqu'il est excité, l'armement du frein électropneumatique. Lorsque le relais temporisé est désexcité et que le temps de temporisation est dépassé, il y a allumage de LS-FEP et il y a l'alimentation électrique de l'électrovalve de sécurité.
• Une électrovalve de sécurité reliée pneumatiquement à la valve d'échappement provoque un serrage d'urgence.

3] FONCTIONNEMENT

Nous supposons que dans les explications suivantes la conduite principale (CP) est à la pression de régime, la tension batterie se situe entre 60V et 85V et tous les accouplements CG, CP et électrique sont réalisés normalement.

3A] FEP armé

Sur l'engin moteur, équilibre de pression entre la CG et le RE dans le relais principal :

• Z-FEP est sur "en service".
• Le relais temporisé est alimenté par un appui unique sur le bouton-poussoir d’armement.
• La tête électrique alimente électriquement le relais de serrage comme la conduite générale est égale à la pression du réservoir égalisateur qui permet aussi l'alimentation électrique du relais temporisé.

Sur le train :

• Le manocontact non alimenté par la conduite principale assure la liaison entre la ligne serrage et retour serrage même si dans ce cas les lignes de train ne sont pas alimentées électriquement.

Cliquez pour agrandir

3B] Le serrage

Sur l'engin moteur :

• La vidange partielle du réservoir égalisateur détruit l'équilibre du relais principal et la tige creuse met la CG à l’atmosphère. La tête électrique supprime l'alimentation électrique du relais de serrage, le relais temporisé est maintenu par son dispositif de temporisation. Le contact du relais de serrage alimente électriquement la ligne serrage et retour serrage via le manocontact. Le relais retour serrage est alimenté électriquement et son contact alimente le relais temporisé.

Sur le train :

• Les électrovalves de serrage sont excitées et mettent la conduite générale à l’atmosphère. Les distributeurs alimentent pneumatiquement les cylindres de frein et tous les véhicules freinent simultanément.

Cliquez pour agrandir

3C] Palier de serrage ou de desserrage

Sur l'engin moteur :

• Lorsque l'équilibre de pression se fait dans le relais principal, la tête électrique réalimente électriquement le relais de serrage qui permet d'alimenter électriquement le relais temporisé via le contact du relais de serrage.

Sur le train :

• Les électrovalves serrage ou desserrage reprennent la position de repos et les distributeurs maintiennent la pression dans les cylindres de frein.

3D] Le desserrage

Sur l'engin moteur :

• La pression augmente dans le réservoir égalisateur qui détruit l'équilibre du relais principal. La tige creuse du relais principal soulève le clapet qui alimente la conduite générale. La tête électrique alimente électriquement le relais de serrage et le relais de desserrage. Le contact du relais de serrage alimente électriquement le relais temporisé et le contact du relais de desserrage alimente électriquement la ligne desserrage.

Sur le train :

• Les électrovalves desserrage sont alimentées électriquement qui permettent l'alimentation pneumatique de la conduite générale par l'air fourni de la conduite principale via des détendeurs. Les cylindres de frein se vidangent et tous les véhicules se desserrent simultanément.

Cliquez pour agrandir

4] CONCLUSION

Il est nécessaire de comprendre que le frein électropneumatique est un ajout au frein pneumatique. Un train peut circuler sans commande électropneumatique.

À titre d’exemple, le gain sur la distance d’arrêt est d’environ 180 m à 160 km/h pour un train classique de 20 véhicules.