Fiche UIC n° 541-3

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Fiche UIC n° 541-3

CODE UIC
541-3
6e édition, Novembre 2006
Version originale
OR
Freins - Freins à disques et leur utilisation - Conditions
générales pour l’admission de garnitures de frein
Bremse - Scheibenbremse und ihre Anwendung - Allgemeine Bedingungen für die Zulassung von
Bremsbelägen
Brakes - Disc brakes and their application - General conditions for the approval of brake pads
Fiche à classer au chapitre :
V - Matériel roulant
Application :
A dater du 1er novembre 2006
Tous les Membres de l’Union Internationale des Chemins de fer
Historique des mises à jour :
1re édition, Janvier 1977
Version initiale, parue sous le titre : "Frein - Garniture de frein pour
véhicules équipés de frein à disques", avec son modificatif
3e édition, Juillet 1985
avec ses 8 modificatifs
4e édition, Juillet 1993
parue sous le titre : "Frein - Frein à disques et garnitures de frein à
disques - Conditions générales pour les essais au banc", avec ses
5 modificatifs
Refonte de la fiche et reprise sur FrameMaker
Publication de l’annexe I sur internet
Le responsable de la fiche est indiqué dans le Code UIC
541-3
OR
Sommaire
Résumé .................................................................................................................................1
1-
Freins à disques.......................................................................................................... 2
1.1 - Utilisation des freins à disques ............................................................................ 2
1.2 - Utilisation des garnitures ...................................................................................... 2
1.3 - Aptitude au service ............................................................................................... 2
1.4 - Indicateurs ............................................................................................................ 2
1.5 - Masses freinées.................................................................................................... 3
1.6 - Marquage des véhicules....................................................................................... 3
2-
Garnitures de frein pour véhicules équipés de freins à disques ........................... 4
2.1 - Caractéristiques.................................................................................................... 4
2.1.1 -
Généralités......................................................................................................... 4
2.1.2 -
Exigences du point de vue du frottement........................................................... 5
2.1.3 -
Caractéristiques géométriques des garnitures de frein ..................................... 6
2.1.4 -
Caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques ..................................... 7
2.1.5 -
Marquage des garnitures de frein admises........................................................ 7
2.2 - Admission des garnitures de frein ........................................................................ 8
2.2.1 -
Procédure d'admission....................................................................................... 8
2.2.2 -
Conditions pour les essais d'admission au banc ............................................... 8
2.3 - Validité de l’admission ........................................................................................ 10
Annexe A -
Exemples de dessins de garnitures de frein............................................ 11
A.1 - Plaquette de frein de 200 cm2 en matériaux organiques.................................... 11
A.2 - Plaquette de frein de 175 cm2 en matériaux organiques.................................... 12
A.3 - Plaquette de frein en matériaux frittés, surface enveloppante de 200 cm2 ........ 13
A.4 - Support de garniture de frein pour garnitures (175 cm2 et 200 cm2).................. 14
A.5 - Garniture de frein avec surface enveloppante de 140 cm2 ................................ 15
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OR
Annexe B -
Exigences imposées aux garnitures de frein organiques et
frittées (vmax = 300 km/h) ........................................................................... 16
B.1 - Programme d'essais n° 1 (vmax = 300 km/h) ...................................................... 17
B.2 - Facteur de frottement instantané........................................................................ 19
B.3 - Facteur de frottement moyen.............................................................................. 19
Annexe C -
Exigences imposées aux garnitures de frein organiques
pour utilisation RIC avec vmax = 140 et 200 km/h .................................... 20
C.1 - Programme d'essais n° 2A (vmax = 140 km/h).................................................... 21
C.2 - Programme d'essais n° 2B (vmax = 200 km/h).................................................... 23
C.3 - Programme d'essais n° 2C (vmax = 200 km/h, trains automoteurs
avec disques flasqués) ....................................................................................... 26
C.4 - Programme d'essais n° 3A (essais humides) ..................................................... 27
C.5 - Programme d'essais n° 3B (conditions hivernales rigoureuses) ........................ 29
C.6 - Facteurs de frottement instantané ...................................................................... 31
C.7 - Facteurs de frottement moyen............................................................................ 31
Annexe D -
Exigences imposées aux garnitures de frein des wagons ..................... 32
Annexe E -
Exigences imposées aux garnitures de frein en matériau fritté,
vmax = 300 km/h, avec deux paliers d'effort d'application ...................... 33
E.1 - Programme d'essais n° 5.................................................................................... 34
E.2 - Facteur de frottement instantané........................................................................ 37
E.3 - Facteur de frottement moyen.............................................................................. 37
Annexe F -
Exigences imposées aux garnitures de frein en matériau fritté
pour voitures (vmax = 200 km/h) ................................................................ 38
F.1 - Programme d’essais n° 6A ................................................................................. 39
F.2 - Programme d’essais n° 6B (essais sous humidité) ............................................ 42
F.3 - Programme d'essais n° 6C (vmax = 200 km/h, trains automoteurs
équipés de disques de frein flasqués) ................................................................ 44
Annexe G -
Exigences imposées aux garnitures de frein des engins moteurs
(vmax = 230 km/h) ........................................................................................ 45
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Annexe H -
Prescriptions pour les bancs de frottement ............................................ 46
H.1 - Méthodes d'essai et mesures à effectuer ........................................................... 46
H.2 - Banc d’essai (dispositif d’arrosage) .................................................................... 51
H.3 - Point d’application de la force Fb/2..................................................................... 52
H.4 - Disque calé sur essieu avec couronne monobloc .............................................. 53
H.5 - Conditions d'homologation internationale de bancs d'essais de frottement ....... 54
H.6 - Bancs d'essais de frottement homologués internationalement .......................... 55
Annexe I -
Garnitures de frein admises en trafic international................................. 56
Annexe J -
Définition des notions ................................................................................ 57
Bibliographie ......................................................................................................................61
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OR
Résumé
Cette fiche contient les conditions générales relatives aux freins à disques et à leurs équipements
d'affichage. Elle indique les propriétés requises pour les garnitures de frein, les exigences imposées
à celles-ci en matière de frottement et de géométrie, de même que les caractéristiques mécaniques,
physiques et chimiques des garnitures de frein organiques et des garnitures de frein frittées pour les
catégories de véhicules les plus diverses.
Elle décrit la procédure d'admission des garnitures de frein, y compris les programmes d'essais à appliquer. Les facteurs de frottement instantanés et moyens à respecter sont décrits dans des diagrammes. La validité de l'admission est délimitée dans le temps.
Les garnitures de frein admises en trafic international sont présentées dans un tableau ; il en est de
même pour les bancs d'essais accrédités au niveau international.
Des définitions de termes, des méthodes d'essais et les mesures à réaliser complètent cette fiche.
1
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OR
1 - Freins à disques
O
1.1 -
Utilisation des freins à disques
Les véhicules équipés de freins à disques et ceux équipés du frein combiné disques et semelles sont
admis en trafic international.
O
1.2 -
Utilisation des garnitures
Les garnitures de frein sont admises conformément aux dispositions du point 2.2 - page 8. Le tableau
du point 2.2.2.1 - page 8 indique le domaine d'utilisation selon la catégorie de véhicule. La catégorie 4
"Voitures" correspond aux garnitures homologuées selon les quatre premières éditions de la présente
fiche. Les garnitures des types 4.1 à 4.3 satisfont aux conditions préalables des véhicules RIC. La garniture du type 4.4 est réservée aux EF devant assurer le service local dans des conditions hivernales
rigoureuses. Une exigence transfrontalière d'utilisation doit faire l'objet d'un accord bilatéral. Ces garnitures portent un marquage particulier selon le point 2.1.5 - page 7. Les autres domaines correspondent à l'utilisation en trafic international et créent les conditions préalables à l'homologation, entre
autres pour les critères STI.
O
1.3 -
Aptitude au service
Le bon fonctionnement du frein doit pouvoir être vérifié par des indicateurs "frein serré-frein desserré",
installés de manière bien visible sur chaque face du véhicule. Ces indicateurs doivent signaler le "frein
serré" par un voyant rouge et le "frein desserré" par un voyant vert.
Sur les véhicules munis de plusieurs distributeurs, il faut prévoir un indicateur pour chaque
distributeur.
Chacun de ces voyants doit avoir une surface d'environ 2 400 mm². Le voyant rouge doit comporter,
en son centre, soit un champ noir de 15 mm de diamètre, soit une bande noire continue d'une largeur
de 10 mm.
1.4 O
Indicateurs
1.4.1 - Lorsque le frein est sous pression, les indicateurs "frein serré-frein desserré" doivent
permettre de vérifier correctement si le frein à air est serré ou desserré et si le frein à vis est desserré.
Lorsque les voyants sont verts (frein desserré), on doit avoir l'assurance que les deux freins - à air et
à vis - sont effectivement desserrés. Les indicateurs signalant l'état du frein à main doivent être
repérés par le symbole
"Frein à main".
"Frein à main" n'est pas obligatoire si l'attriNota : sur le matériel remorqué actuel, le symbole
bution du voyant de frein à main au bogie le plus proche est sans équivoque.
R
1.4.2 - Sur les wagons, il est recommandé de contrôler par indicateur la position du frein à main.
R
1.4.3 - Les indicateurs peuvent comporter un dispositif complémentaire affichant sur le voyant leur
non-fonctionnement temporaire par une croix diagonale noire sur fond blanc.
R
1.4.4 - Il est recommandé d'installer l'indicateur "frein serré-frein desserré" dans la zone du dispositif
de commande du système de freinage.
2
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OR
O
1.5 -
Masses freinées
Les masses freinées des véhicules équipés de freins à disques sont déterminées suivant la méthode
définie par la fiche UIC n° 544-1 (voir Bibliographie - page 61).
O
1.6 -
Marquage des véhicules
Les véhicules équipés de freins à disques ainsi que ceux équipés de freins combinés disques et sabots reçoivent la marque distinctive D conforme à la fiche UIC n° 545, Annexe G (voir Bibliographie
- page 61).
Cette marque est apposée après la désignation abrégée du frein.
3
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OR
2 - Garnitures de frein pour véhicules équipés de freins à
disques
2.1 2.1.1 O
Caractéristiques
Généralités
2.1.1.1 - La présente spécification définit les caractéristiques que doivent présenter les garnitures de
freins à disques en matériaux organiques et frittés pour les catégories de véhicules définies selon le
tableau du point 2.2.2.1 - page 8.
Les plages de tolérance du facteur de frottement instantané (µa) et moyen (µm) sont jointes à chaque
programme d'essais correspondant - voir le tableau du point 2.2.2.1.
La construction du système de freinage des véhicules doit être axée sur les valeurs nominales de la
courbe µm (représentées dans les diagrammes de facteurs de frottement respectifs).
O
2.1.1.2 - Les garnitures de freins en matériaux organiques et frittés agissent sur des disques de frein
en acier moulé, forgé ou en fonte, fixés sur les roues ou sur les essieux.
Les petites garnitures de frein d'une surface de frottement de 140 cm2 peuvent agir directement sur
les faces latérales des roues.
O
2.1.1.3 - La composition du matériau constitutif et la méthode de fabrication des garnitures courantes
doivent être conformes à celles de la garniture admise.
O
2.1.1.4 - L'emploi de l'amiante est interdit.
R
2.1.1.5 - L'emploi du plomb, du zinc (à l'état métallique ou sous forme de composés) ou de tout autre
composant est à déconseiller si, sous forme de poussières, de particules ou de gaz, dégagés lors de
l'utilisation des garnitures, ils peuvent constituer un risque pour la santé ou un désagrément pour les
voyageurs.
O
2.1.1.6 - La composition du matériau constitutif des garnitures doit être choisie pour assurer le
meilleur compromis entre :
O
-
les propriétés de frottement,
-
l'usure et la durée de vie des garnitures,
-
l'agressivité vis-à-vis du disque de frein.
2.1.1.7 - Les caractéristiques requises dans cette fiche doivent être maintenues sur toute l'épaisseur
utile des garnitures de frein.
4
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OR
2.1.2 -
Exigences du point de vue du frottement
2.1.2.1 - Le facteur de frottement doit, dans toute la mesure du possible, être indépendant de l'état
de rodage, de la pression spécifique ainsi que de la température et des conditions atmosphériques.
Les critères de frottement sont décrits et vérifiés, en fonction du domaine d'application des garnitures,
selon les programmes d'essais n° 1 à n° 6 et les facteurs de frottement admissibles pour l'utilisation
libre en trafic RIC de l'Annexe C (points C.1 - page 21 à C.6 - page 31) ainsi que selon les Annexes B
- page 16 et D - page 32 à G - page 45.
O
2.1.2.2 - Les plages de tolérances des facteurs de frottement instantanés et moyens (voir définitions
en Annexe J - page 57) sur disque sec sont définies, par type d'utilisation, par les diagrammes repris
aux annexes correspondantes et conformément au tableau du point 2.2.2.1 - page 8. Les facteurs de
frottement instantanés et moyens déterminés au cours des essais au banc doivent figurer dans les
diagrammes de tolérances correspondants. Pour les efforts maximaux d'application respectifs du programme d'essais, les facteurs de frottement moyens doivent être repris dans des diagrammes de tolérances spécifiques et sous forme de tableaux. Dans la plage des vitesses initiales de freinage
≥ 100 km/h, ces facteurs de frottement moyens pour l'effort maximal d'application ne doivent, dans la
mesure du possible, pas être inférieurs ou supérieurs au facteur de frottement nominal prescrit dans
le diagramme de tolérances du programme d'essais respectif.
Durant le rodage, la différence maximale entre ces facteurs de frottement et les valeurs relevées dans
les mêmes conditions à l'état rodé doit rester dans une marge de ± 15 %.
O
2.1.2.3 - Sous l'influence de l'humidité et de la neige, le facteur de frottement ne doit subir que de faibles variations par rapport à la valeur à l'état sec. Les garnitures doivent avoir une grande capacité
d'élimination du givre. Ces influences perturbatrices une fois disparues, le facteur de frottement doit
retrouver immédiatement sa valeur à sec.
La différence entre les facteurs de frottement moyens sous humidité pour l'effort maximal d'application
du programme d'essais 3A (Annexe C, point C.4 - page 27, simulation d'humidité) et ceux du freinage
à sec doit, dans des conditions par ailleurs similaires, rester dans une marge de ± 15 %. Les facteurs
moyens de frottement, pour les autres freinages d'arrêt de ce programme d'essais, ne doivent pas,
dans des conditions par ailleurs similaires, être inférieurs à la valeur absolue de µm = 0,25.
Les facteurs de frottement moyens sous humidité pour l'effort maximal d'application du programme
d'essais 3B (simulation de conditions hivernales rigoureuses) ne doivent pas, dans des conditions par
ailleurs similaires, être inférieurs à µm = 0,15. Pour les autres freinages, les valeurs ne doivent pas
être inférieures à la valeur absolue de µm = 0,1.
O
2.1.2.4 1. Dans le cas de freinages d'arrêt déclenchés à des températures initiales élevées (≥ 140 °C), le
facteur de frottement moyen ne doit pas varier, dans des conditions par ailleurs similaires, de plus
de ± 15 % par rapport à la valeur moyenne obtenue au cours des freinages à froid (≤ 60 °C) et à
sec.
2. Dans le cas de freinages de maintien (descente de pente), réalisés avec une puissance maximale
de 43 kW par disque, le facteur de frottement instantané doit respecter les valeurs limites
suivantes :
•
après 2 minutes de freinage :
µmin = 0,25 et µmax = 0,40
•
pendant toute la durée du freinage :
µmin = 0,25, µmax = 0,50 et ∆µa ≤ 0,15
5
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OR
En outre, le facteur de frottement ne doit pas subir de variations brutales susceptibles de perturber la
commande du frein ou sa modérabilité. Pendant une minute, le facteur de frottement instantané ne
doit ni augmenter ni diminuer de plus de 0,05 ( ∆µ a ≤ 0,05 ) .
O
2.1.3 -
Caractéristiques géométriques des garnitures de frein
2.1.3.1 - Les garnitures de frein en matériau organique en deux plaquettes ou monobloc sont utilisées
dans des épaisseurs de 24 ou 35 mm ; les dimensions et les tolérances sont prescrites à l'Annexe A
- page 11.
L’Annexe A, point A.1 - page 11 présente une plaquette avec une surface de frottement de 200 cm2
utilisable sur des disques à ventilation intérieure, montés sur essieu-axe et d'un diamètre extérieur
compris entre 610 mm et 640 mm.
La plaquette de 175 cm2 suivant l’Annexe A, point A.2 - page 12 est utilisable sur des disques d’un
diamètre extérieur compris entre 510 mm et 610 mm.
Les garnitures de frein d'une surface de frottement de 140 cm2 ont une forme géométrique correspondant à celle de l’Annexe A, point A.5 - page 15. Ces garnitures sont disposées horizontalement audessus de l'essieu-axe et peuvent être utilisées sur une piste de frottement de diamètres extérieurs
compris entre 330 mm et 440 mm.
2.1.3.2 - Les garnitures en matériau fritté sont utilisées dans des épaisseurs maximales de 35 mm.
La forme, le nombre et la position des plots sur l'armature doivent assurer une répartition régulière de
la température dans le disque. La forme est :
-
soit celle satisfaisant aux exigences des EF (par exemple, Annexe A, point A.3 - page 13),
-
soit celle prescrite pour les garnitures en matériau organique.
2.1.3.3 - Les dispositions constructives des garnitures de frein doivent permettre leur usure régulière
jusqu'à une épaisseur du matériau frottant de 5 mm sans que l'armature, si elle existe, entre en contact avec le disque de frein.
2.1.3.4 - Pour leur fixation sur le véhicule, les garnitures sont glissées, avec leur pièce de guidage,
dans une encoche en forme de queue d'aronde située sur le porte-garnitures, et ensuite verrouillées.
Les dessins du profil en forme de queue d'aronde figurent à l’Annexe A, points A.1 à A.4 - page 14.
Les garnitures à 140 cm2 de surface de frottement ont une fixation différente.
2.1.3.5 - Les garnitures ne doivent, en aucun cas, être sujettes à des déformations sous l'effet de
l'échauffement ou de l'humidité, rendant impossible leur montage ou démontage sur le portegarniture.
2.1.3.6 - Pour un affaissement moyen de la suspension du véhicule, le positionnement des éléments
de frottement ne doit en aucun cas permettre un débordement intérieur ou extérieur des pistes de
frottement.
6
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O
2.1.4 -
Caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques
2.1.4.1 - Fiche de données du constructeur
Le fabricant de garnitures frittées ou organiques doit fournir une fiche de données du matériau de freinage présenté. Cette fiche doit définir des caractéristiques mécaniques, physiques et chimiques suffisantes pour pouvoir vérifier, lors des essais de réception ou lors de vérifications ultérieures, que ces
caractéristiques n'ont pas changé et que la garniture correspond bien à celle homologuée.
2.1.4.2 - Critères mécaniques
1. Le matériau frottant, lors de sa livraison et jusqu'à son montage sur le véhicule (après stockage),
doit être de constitution suffisamment homogène pour qu'aucun défaut (nids, soufflures, amorces
de fissures, etc.) susceptible de le fragiliser ou aucune déformation ou écaillage ne nuisent à son
montage et à son utilisation jusqu'à limite d'usure. Le respect de ce critère doit permettre d'éviter
la perte de plots ou de morceaux de matière frottante en ligne.
2. Le mode d'accrochage de la partie en matériau frottant sur son support n'est pas imposé. Celuici doit être conçu de façon à supporter les sollicitations susceptibles de se produire en service.
2.1.4.3 - Critères thermiques
1. Le matériau frottant ne doit provoquer aucun dommage thermique du disque de frein (points
chauds et fissurations d'origine thermique pouvant entraîner la rupture du disque). Il ne doit par
ailleurs ni attaquer la surface antagoniste, ni avoir tendance à former des inclusions métalliques.
2. La garniture doit pouvoir résister aux sollicitations thermiques, dans les limites des programmes
d'homologation, sans combustion, fusion, dépôts importants sur le disque ou usure anormalement
élevée.
Le matériau frottant doit pouvoir supporter, sans dégradation de ses propriétés, les températures
suivantes, mesurées sur la surface frottante du disque :
• garnitures en matériaux organiques : 400 °C,
• garnitures en matériau fritté : 550 °C.
O
2.1.5 -
Marquage des garnitures de frein admises
Chaque composant des garnitures de frein admises doit porter au dos les marques suivantes :
-
nom ou sigle du fabricant,
-
date de fabrication (semaine et année),
-
brève indication du type de garniture (matériau),
-
marque : "UIC-xx" (par ex. "UIC-42" pour une garniture du type 4.2 ; type selon le tableau du point
2.2.2.1 - page 8).
Ces marques, de préférence poinçonnées, gravées ou matricées, doivent être appliquées de manière
à permettre l'identification de la garniture même après usure complète en exploitation.
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2.2 2.2.1 -
Admission des garnitures de frein
Procédure d'admission
O
2.2.1.1 - Toute EF présentant une demande d'admission de nouvelles garnitures de freins à disques
en trafic international devra, au préalable, vérifier par le moyen d'essais au banc réalisés suivant la
procédure définie et détaillée en Annexe H - page 46 (avec des disques de frein de diamètre 590, 610
ou 640 mm et des garnitures appropriées) que les caractéristiques sont conformes aux conditions
d'admission définies aux points 2.1 - page 4 et 2.2.2.
O
2.2.1.2 - L’EF présentant une garniture devra, par des essais en service, en vérifier le comportement
satisfaisant et, entre autres, l'agressivité vis-à-vis des disques de frein. Cette vérification doit être effectuée sur plusieurs rames, sous diverses conditions climatiques et sans interruption pendant au
moins une année. Cet essai en service doit fournir la preuve que ces garnitures sont conformes aux
conditions d'utilisation figurant dans la demande d'homologation.
Un rapport détaillé de ces essais devra être établi.
R
2.2.1.3 - Dans le cas où l’EF faisant la demande ne disposerait pas des installations nécessaires, les
essais pourraient être effectués par une autre EF.
O
2.2.1.4 - La demande d'admission et les comptes rendus des différents essais (20 exemplaires en
deux des trois langues UIC) doivent être soumis au Groupe d’Etude 5 "Freinage et organes de roulement" de l'UIC qui décidera de l'admission. Le SG5 se réserve la possibilité de retirer, le cas échéant,
une admission tout en accordant un délai de transition.
Les garnitures admises figurent en Annexe I - page 56.
O
2.2.2 -
Conditions pour les essais d'admission au banc
2.2.2.1 - Les essais doivent être effectués avec un des disques de frein conformes à l'Annexe H selon
les programmes précisés dans le tableau ci-dessous (à l'exception des programmes d'essais 2C, 6C,
7A, 7B, 4C et 4D). L’EF demandant l'admission fixe la catégorie et le type de véhicule, compte tenu
de l'utilisation de la garniture, ce qui permet de déterminer dans le tableau les programmes d'essais
à appliquer et les plages de tolérances du facteur de frottement admissible.
L'application du programme 3B pour des conditions hivernales exceptionnelles et rigoureuses n'est
pas obligatoire pour l'admission générale des garnitures en trafic international. Il s'agit d'un programme complémentaire, réalisé en cas de vérification et homologation de telles garnitures :
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OR
Catégorie de
véhicule
vmax
[km/h]
Matériau
de
garniture
1.1
300
(max.
13,8 MJ)
organique
ou
fritté
1.2
300
(max.
17,8 MJ)
fritté
2.1
200
organique
2.2
200
fritté
3.1
230
organique
ou
fritté
4.1
140
organique
2A1
et
4.2
200
organique
2B1
et
4.3
200
fritté
4.4
200
organique
5.1
160
organique
ou
fritté
5.2
120
organique
ou
fritté
Type
Catégorie 1
Trains à
grande vitesse
Catégorie 2
Trains
automoteurs
avec disques
de frein
flasqués
Catégorie 3
Locomotives
Catégorie 4
Voitures
Conditions
hivernales
rigoureuses
Catégorie 5
Wagons
Véhicules
surbaissés
(autoroute
roulante)
Programmes
d’essais à
réaliser
Programmes
d’essais
(voir points)
Tolérances
Tolérances
(voir points)
(voir points)
µa
µm
et
1
3A
B.1
C.4
B.2
C.6
B.3
C.7
et
5
3A
E.1
C.4
E.2
C.6
E.3
C.7
et
2C
3A
C.3
C.4
C.6
C.6
C.7
C.7
et
6C
3A
F.3
C.4
C.6
C.6
C.7
C.7
et
7A
3B
G.1
G.2
G.3
réservé
G.4
réservé
ou
2A2
3A
C.1
C.4
C.6
C.6
C.7
C.7
ou
2B2
3A
C.2
C.4
C.6
C.6
C.7
C.7
6A
3B
F.1
F.2
C.6
C.6
C.7
C.7
2B2
3A
3B
C.2
C.4
C.5
C.6
C.6
-
C.7
C.7
0,15/0,10a
et
4A
4B
D.1
D.2
D.5
D.5
D.6
D.6
et
4C
4D
réservé
réservé
réservé
et
2B1
et
et
ou
a. Voir point 2.1.2.3.
Ces essais comprennent des freinages d'arrêt à partir de différentes vitesses initiales, avec différents
efforts d'application et différentes températures, à l'état sec et à l'état humide, ainsi que des freinages
de maintien. L'usure est déterminée par pesage.
Les essais avec arrosage sont exécutés au moyen du dispositif représenté à l’Annexe H, point H.2 page 51.
2.2.2.2 - Les garnitures utilisées lors des essais doivent être en grandeur nature et il ne peut être
admis d'essais sur modèles réduits. Chaque programme d'essais est à réaliser avec une garniture
neuve.
2.2.2.3 - Les bancs d'essais utilisés pour les essais d'admission et le déroulement des essais doivent
répondre aux conditions de l’Annexe H, point H.5 - page 54.
9
541-3
OR
L'annexe J - page 57 présente la définition des symboles et formules employés dans le texte et les
annexes.
2.2.2.4 - Au cours des essais, on ne doit observer sur les garnitures ni flammes, ni formation de soufflures, ni exsudation du liant, ni grincements permanents, ni fortes odeurs ni autres défauts divers.
O
2.3 -
Validité de l’admission
Les garnitures de freins à disques sont en principe admises pour une durée de 10 ans, sauf si des
modifications importantes des conditions de la présente fiche ne mettent leur aptitude en question
avant la date d'expiration de cette période.
Si l’EF demandeuse souhaite renouveler l'admission d'une garniture, la demande sera présentée au
GE5 un an avant la date d'expiration.
La demande sera accompagnée d'un rapport d'essais selon le point 2.2.1.1 - page 8 (garnitures de la
fabrication actuelle).
La garniture devra répondre aux exigences de la fiche en vigueur au moment de la demande de prolongation d'admission.
De plus, une nouvelle demande d'admission doit être présentée dans le cas :
-
de changements importants dans les méthodes de production ou dans les composants du
matériau,
-
de modifications d'exigences.
La demande de prolongation d'admission peut aussi être faite par une autre EF que celle ayant fait la
première demande.
La durée de validité des garnitures admises figure en Annexe I - page 56.
10
541-3
OR
Annexes
Annexe A - Exemples de dessins de garnitures de frein
A.1 - Plaquette de frein de 200 cm2 en matériaux organiques
Vue B (réalisation droite)
+1
8 -0
-1
+1
8 -0
+1
90
40
+1
4,5 0
A-A
R<
9 -0
+1
9 -0
b
+0,1
120
a -0,2
0
+1
65
R<
Tôle support
A
+1
53
°
9 -0
R
c
R 310
6-+02
90
76 -2
0
25
65 -0,5
8°
R
3,5
d -2
10
62
75
A
0
7,9 -0,3
(Chanfrein)
R2 à 2,5 max.
60
Plaquette
de frein
160 ± 0,5
200
-
Réalisation gauche : même dessin mais inversé en miroir.
-
La représentation figurée et les cotes des rainures ne sont que des exemples.
-
En cas de garniture d'une seule pièce (400 cm2), les deux plaquettes sont réunies.
a
b
d
c
R
24
31,9
19
7,5
232,5
35
42,9
30
7,5
232,5
24
31,9
19
15
240
35
42,9
30
15
240
11
541-3
OR
Annexes
A.2 - Plaquette de frein de 175 cm2 en matériaux organiques
Vue B (réalisation droite)
152 ± 0,3
+1
80
+1
+1
R
<
90
80
40
+1
90
A-A
+2
+1
60
90
b
+0,1
3
25
R 255
R 21
2
64
R
0
d -2
25
53
°
R<
40
+1
76 -2
+1
+1
18
15°
140
R
0
7,9 -0,2
3,5 0
55
A
a -0,2
0
60
65 -0,5
R2 à 2,5 max.
(Chanfrein)
120
90
25
+1
4,5 0
Tôle support
A
171
Plaquette
de frein
-
Réalisation gauche : même dessin mais inversé en miroir.
-
La représentation figurée et les cotes des rainures ne sont que des exemples.
-
En cas de garniture d'une seule pièce (350 cm2), les deux plaquettes sont réunies.
a
b
d
24
31,9
19
35
42,9
30
12
541-3
OR
Annexes
A.3 - Plaquette de frein en matériaux frittés, surface enveloppante de
200 cm2
Y
299 Axe du disque
9
8
190 max.
7
4
B
2
1
3
Centre du
0 disque
40 max.
70 min.
5
160 ± 0,5
6
X
13 min.
65
0
150
Centre du
disque
X
1
3
2
5
B
4
6
8
0
1°
9
53
°-
0
30 min.
2
65 -0,3
B = Marquage obligatoire
- Nom ou sigle du fabricant
- Date de fabrication (semaine
et année), numéro du lot
- Type de garniture : matériau
7,9
7
3,5 max.
Y
3,5
Nota : dans ce cas, la somme des surfaces frottantes est égale à la somme des neufs éléments de
frottement circulaires d'une plaquette.
13
541-3
OR
Annexes
A.4 - Support de garniture de frein pour garnitures (175 cm2 et 200 cm2)
Réservé pour deux dessins
14
541-3
OR
Annexes
A.5 - Garniture de frein avec surface enveloppante de 140 cm2
258
240 - 2
B-B
100 ± 0,05
15
B
R7
A
B
A
R4
R 198
(20,5)
Garniture collée
R 165
4 ± 0,1
R7
44
68 - 0,3
65
90
30°
30
176
25
+ 0,2
216 - 0,2
Collé
boulon
0,7
4,5 + 0,5
8
17
∅
28 - 0,05
26-0,2
∅ 28 + 0,05 perçage
+01
A-A
25
47
4
Les réalisations et les cotes des rainures ne sont que des exemples.
15
541-3
OR
Annexes
Annexe B - Exigences imposées aux garnitures de frein
organiques et frittées (vmax = 300 km/h)
Admission des garnitures de frein organiques et frittées pour freins à disques des rames automotrices à grande vitesse (vmax = 300 km/h) avec un palier d'effort d'application, au banc de
frottement
B.1 :
Programme d’essais n° 1, Vmax = 300 km/h
B.2 :
Facteur de frottement instantané µa
B.3 :
Facteur de frottement moyen µm
16
541-3
OR
Annexes
B.1 - Programme d'essais n° 1 (vmax = 300 km/h)
Admission UIC des garnitures organiques et frittées pour trains automoteurs à grande vitesse
à vmax = 300 km/h avec un palier d'effort d'application (énergie maximale 13,8 MJ)
Plaquettes
organiques : 200 cm2 (A.1 - page 11) ou frittées : surface enveloppante 200 cm2 (A.3 - page 13)
Disque de frein
∅ 640 x 80 mm, à ventilation réduite, en fonte grise graphite sphéroïdale ou acier
Masse par disque
4t
Diamètre de la roue
890 mm
Disposition des garnitures H.3 - page 52
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort
d’application
FB (kN)
Température
initiale
θ0 (°C)
R1 à Rx
120
22,5
20-100
Remarques
x freinage de rodage jusqu’à 85 % de portée au moins, avec le bord d’attaque de la garniture rodé dans le sens de rotation du disque.
P.
1
2
3
4
5
-
12
13
14
15
16
50
80
120
160
200
15
15
15
15
15
50-60
"
"
"
"
Freinages d’arrêt à sec, après pause de refroidissement.
6
7
8
-
17
18
19
120
160
200
10
10
10
50-60
"
"
9
10
11
-
20
21
22
120
160
200
22,5
22,5
22,5
50-60
"
"
120
22,5
50-60
Freinage d’initialisation.
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
50
80
120
160
200
120
120
160
200
15
15
15
15
15
10
22,5
22,5
22,5
20-30
"
"
"
"
"
"
"
"
Freinages d’arrêt sous humidité, après pause de refroidissement.
à
60
120
22,5
50-60
10 freinages d’arrêt à sec, pour sécher les garnitures.
P.
80
80
15
20-30
-
Freinage de maintien dissipant 20 kW pendant 20 min.
Freinage d’arrêt à sec, réalisé immédiatement après le freinage de
maintien, sans pause de refroidissement.
P.
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
51
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
250
250
250
15
10
22,5
50-60
"
"
Entre la fin du freinage n° 70 et le début du freinage n° 71, 2 min. d’arrêt
puis remise en vitesse avec une accélération de a = 0,3 m/s2 (E = 9,7 MJ).
72
73
74
75
76
77
78
79
80
270
270
270
15
10
22,5
50-60
"
"
puis remise en vitesse avec une accélération de a = 0,3 m/s2 (E = 11,3 MJ).
81
à
90
200
22,5
20-100
91
92
93
94
95
96
97
98
99
300
300
300
15
10
22,5
50-60
"
"
100 102 104
101 103 105
320
320
22,5
22
P.
P.
10 freinages d’arrêt à sec, pour regénérer les garnitures avant les freinages
à v = 300 km/h.
P.
Freinages d’arrêt à sec, après pause de refroidissement (E = 13,9 MJ).
P.
50-60
"
Freinages supplémentaires en cas d’utilisation de garnitures frittées. Masse
par disque : 4,5 t ; (vérification du facteur de frottement sous sollicitations
de freinage augmentées).
P.
106 107 108
120
15
50-60
Vérification de la valeur du facteur de frottement.
109
200
22,5
20-100
10 freinages d’arrêt à sec, pour regénérer les garnitures avant le freinage
de maintien.
P.
80
80
15
20-30
-
Freinage d’arrêt à sec, réalisé immédiatement après le freinage de
P.
bis
119
120
118
Temps de serrage ts = 4 ± 0,2 s.
P. = pesée
17
541-3
OR
Annexes
Conditions de rotation et de ventilation
Vitesse du banc d’essai
(km/h)
Au cours du freinage
Entre les freinages
Vitesse de l’air de refroidissement
(km/h)
v
sec
humide
sec
humide
> 200
≤ 200
v
v
v
v = 100
v/2
10
10
100
50
80
10
Pesage
Les garnitures sont pesées après le rodage et après les freinages n° 60, 62, 71, 80, 90, 99, 105, 118
et 120.
L'usure propre des garnitures est relevée pour les freinages n° 1 à 60, 61 à 62, 63 à 71, 72 à 80, 91
à 99, 100 à 105 et 119 à 120.
L'usure propre admissible des garnitures organiques pour les freinages n° 1 à 120 (excepté les freinages 100 à 105) doit être au maximum de 0,61 cm3/MJ.
L'usure propre admissible des garnitures frittées pour les freinages n° 1 à 120 (y compris les freinages
100 à 105) doit encore être définie.
Interruption des essais
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 12, 23, 63, 72, 91 et 100.
Température
Dans la suite des freinages, la température initiale doit toujours être atteinte par abaissement de la
température.
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 12, 23, 63, 72, 91 et 100.
Conditions d’arrosage
Les freinages sous humidité sont réalisés avec une quantité d’eau de 25 l/h.
Dans le cas des freinages sous humidité, l'arrosage du disque n'est pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais n° 23 à 50.
A l'issue du freinage n° 23, le début de l'arrosage n'intervient que lorsque la température du disque
atteint 80 °C.
La fin de l'arrosage intervient après le freinage n° 50.
Autres conditions
-
Les freinages sont réalisés dans l'ordre chronologique des numéros.
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée d'au moins 85 % et le rodage du bord
d'attaque de la garniture, doit être indiqué dans le rapport d'essai d'admission.
18
541-3
OR
Annexes
B.2 - Facteur de frottement instantané
Garnitures de frein pour trains automoteurs à grande vitesse, utilisation en cas de valeurs énergétiques élevées - Tolérances pour le facteur de frottement instantané (µa) sur disque sec
0,60
Coefficient de frottement instantané µa [-]
0,55
0,50
0.50
0,45
0,42
0,40
0,35
0,30
0.30
0,27
0,25
0,24
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
Vitesse instantanée vi [km/h]
Les tolérances s’appliquent à toutes les valeurs de FB
B.3 - Facteur de frottement moyen
Garnitures de frein pour trains automoteurs à grande vitesse, utilisation en cas de valeurs énergétiques élevées - Tolérances pour le facteur de frottement moyen (µm) sur disque sec
0,60
Coefficient de frottement moyen µm [-]
0,55
0,50
0,44
0,45
0,41
0,40
0,35
0,30
0,37
0,37
0,31
0,31
0,34
0,27
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
Vitesse initiale du freinage v [km/h]
valeurs maximales
valeurs minimales
19
valeurs nominales
541-3
OR
Annexes
Annexe C - Exigences imposées aux garnitures de frein
organiques pour utilisation RIC avec
vmax = 140 et 200 km/h
Programme d'essais pour garnitures de frein à disques, en matériau organique, des voitures
(à vmax = 140 et 200 km/h) au banc de frottement
C.1 :
Programme d’essais n° 2A à vmax = 140 km/h
C.2 :
Programme d’essais n° 2B à vmax = 200 km/h
C.3 :
Programme d’essais n° 2C à vmax = 200 km/h (disques flasqués sur roues)
C.4 :
C.5 :
C.6 :
C.7 :
20
Réservé
541-3
OR
Annexes
C.1 - Programme d'essais n° 2A (vmax = 140 km/h)
Admission UIC des garnitures organiques pour voitures à vmax = 140 km/h
Variante
2A 1
2A 2
Plaquettes
200 cm2 (A.1 - page 11)
175 cm2 (A.2 - page 12)
Disque de frein
∅ 640 x 110 mm (fonte grise)
∅ 590 x 110 mm (fonte grise) (H.4)
(H.4 - page 53)
Masse par disque
7,7 t
6,2 t
Disposition des garnitures
H.3 - page 52
H.3
890 mm
880 mm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2A 1
2A 2
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort
d’application
FB (kN)
Effort
d’application
FB (kN)
R1 à Rx
120
31
27
20-100
50
80
120
140
50
80
120
140
50
80
120
140
31
31
31
31
16
16
16
16
46
46
46
46
27
27
27
27
14
14
14
14
40
40
40
40
50-60
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
37
38
39
120
140
80
46
46
46
40
40
40
140-150
140-150
210-220
40
41
80
80
31
46
27
40
50-60
"
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
Températureinitiale
θ0 (°C)
42
50
-
-
20-30
43
50
31
27
-
44
80
-
-
-
45
80
31
27
-
Remarques
x freinages de rodage jusqu’à 70 % au moins
de la portée.
Freinages d’arrêt à sec, après pause de
refroidissement.
Freinages d’arrêt à sec, avec températures initiales
élevées.
refroidissement.
P.
Freinage de maintien avec 25 kW (2A 1) ou 20 kW
(2A 2) de puissance dissipée pendant 20 minutes.
Freinage d’arrêt immédiat après le freinage de
maintien.
Freinage de maintien immédiat sans pause de
refroidissement, 55 kW (2A 1) ou 45 kW (2A 2)
de puissance dissipée pendant 10 minutes.
Freinage d’arrêt immédiatement après le
freinage de maintien.
46
47
48
80
120
140
31
46
31
27
40
27
50-60
"
"
refroidissement.
49
50
51
50
50
80
16
31
31
14
27
27
20-30
"
"
Freinages d’arrêt sous humidité, après pause de
refroidissement.
52
80
31
27
50-60
refroidissement.
53
54
120
140
46
31
40
27
50-60
"
refroidissement.
55
56
57
30
30
30
31
31
31
27
27
27
≤ 30
"
"
refroidissement.
Temps de serrrage ts = 4 ± 0,2 s.
P.
P.
P.
P. = pesée
21
541-3
OR
Annexes
(km/h)
sec
Entre les freinages
(km/h)
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
Pesage
Les garnitures sont pesées après le rodage et après les freinages n° 41, 45 et 57.
L'usure propre des garnitures est relevée pour les freinages n° 1 à 41 et 42 à 45.
L'usure propre admissible des garnitures pour les freinages n° 1 à 57 doit être au maximum de
0,28 cm3/MJ
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 13, 25, 42 et 46.
Températures
Dans la suite des freinages, la température initiale doit toujours être atteinte par abaissement de la
température.
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 13, 25 et 46.
Les freinages d'arrêt, situés après les freinages de maintien, sont réalisés à la température finale de
ces derniers sans pause de refroidissement (essais n° 43 et 45). Le freinage de maintien n° 44 qui
suit le freinage d'arrêt n° 43 est réalisé sans pause de refroidissement.
Si, au cours d'un freinage de maintien, la moyenne arithmétique des 6 températures relevées sur le
disque atteint 375 °C, le freinage doit être arrêté (vérification du facteur de frottement et de la tenue
mécanique des garnitures).
Les freinages sous humidité sont réalisés avec une quantité totale d'eau, par disque de 6 cm3 par cm2
de surface frottée et par heure (= 25 l/h par disque de ∅ 640 mm et 21 l/h par disque de ∅ 590 mm).
atteint 80 °C.
Autres conditions
-
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée d'au moins 70 %, doit être indiqué dans
le rapport d'essai d'admission.
22
541-3
OR
Annexes
C.2 - Programme d'essais n° 2B (vmax = 200 km/h)
Admission UIC des garnitures organiques pour voitures à vmax = 200 km/h
Variante
2B 1
2B 2
2
Plaquettes
organiques 200 cm (A.1 - page 11)
organiques 175 cm2 (A.2 - page 12)
Disque de frein
∅ 640 x 110 mm (fonte grise) (H.4)
∅ 590 x 110 mm (GG) (H.4 - page 53)
Masse par disque
6,7 t
5,7 t
H.3 - page 52
H.3
890 mm
880 mm
2B 1
Remarques
25
20-100
x freinages de rodage jusqu’à 70 % au moins de portée P.
25
25
25
25
25
25
14
14
14
14
14
14
36
36
36
36
36
36
50-60
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
Freinages d’arrêt à sec, après pause de refroidissment.
40
40
40
36
36
36
140-150
140-150
210-220
80
80
28
40
36
36
50-60
"
refroidissment.
P.
200
200
200
28
16
40
25
14
36
50-60
"
"
Freinages d’arrêt à sec, après pause de refroidissement, avec masse à freiner par disque m = 7,7 t ou
m = 6,2 t (voir détails dans les conditions d’essais).
P.
69
50
-
-
20-30
70
50
28
25
-
Freinage de maintien avec 25 kW (2B 1) ou 20 kW
(2B 2) de puissance dissipée pendant 20 minutes.
Freinage d’arrêt réalisé immédiatement après le freinage
de maintien.
71
80
-
-
-
72
80
28
25
-
73
74
75
80
120
200
28
40
28
25
36
25
50-60
"
"
76
77
78
50
50
80
16
28
28
14
25
25
20-30
"
"
refroidissement.
79
80
28
25
50-60
80
81
120
200
40
28
36
25
50-60
"
82
83
84
30
30
30
28
28
28
25
25
25
≤30
Vitesse
v (km/h)
R1 à Rx
120
28
50
80
120
140
160
200
50
80
120
140
160
200
50
80
120
140
160
200
28
28
28
28
28
28
16
16
16
16
16
16
40
40
40
40
40
40
55
56
57
140
200
80
58
59
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
60
61
62
2B 2
Température
initiale
θO (°C)
Freinage
n°
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
63
64
65
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
66
67
68
Effort
Effort
d’application d’application
FB (kN)
FB (kN)
"
"
Freinages d’arrêt à sec, avec températures initiales
élevées.
Freinage de maintien immédiat sans pause de
refroidissement, 55 kW (2B 1) ou 45 kW (2B 2) de
puissance dissipée pendant 10 minutes.
Freinage d’arrêt réalisé immédiatement après le
freinage de maintien.
P.
refroidissement.
P.
P. = pesée
23
541-3
OR
Annexes
(km/h)
Entre les freinages
(km/h)
sec
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
Pesage
Les garnitures sont pesées après le rodage et après les freinages n° 59, 68, 72 et 84.
L'usure propre des garnitures est relevée pour les freinages n° 1 à 59, 60 à 68 et 69 à 72.
0,55 cm3/MJ
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 19, 37, 60, 69 et 73.
Températures
Dans la suite des freinages, la température doit toujours être abaissée jusqu’à la température initiale.
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 19, 37, 60 et 73.
Les freinages d'arrêt, situés après les freinages de maintien, sont réalisés à la température finale de
ces derniers sans pause de refroidissement (essais n° 69, 70 et 71). Le freinage de maintien n° 71 qui
suit le freinage d'arrêt n° 70 est réalisé sans pause de refroidissement.
disque atteint 375 °C, le freinage doit être arrêté (vérification du facteur de frottement et de la tenue
mécanique des garnitures).
Les freinages sous humidité sont réalisés avec une quantité d'eau de 25 l/h par disque de ∅ 640 mm
et 21 l/h par disque de ∅ 590 mm. Dans le cas des freinages sous humidité, l'arrosage du disque n'est
pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais n° 76 à 78.
atteint 80 °C.
24
541-3
OR
Annexes
Autres conditions
-
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée d'au moins 70 %, doit être indiqué dans
le rapport d'essai d'admission.
Dans le cas exceptionnel des essais n° 60 à 68, la masse et la vitesse peuvent être ajustées pour
dissiper respectivement les énergies de 11,9 MJ et 9,6 MJ (dépassement autorisé des limites du facteur de correction de la vitesse K).
25
541-3
OR
Annexes
C.3 - Programme d'essais n° 2C (vmax = 200 km/h, trains automoteurs
avec disques flasqués)
Réservé
26
541-3
OR
Annexes
C.4 - Programme d'essais n° 3A (essais humides)
Admission UIC des garnitures organiques pour voitures (vmax = 140 km/h et 200 km/h), wagons
(vmax = 160 km/h) et trains grande vitesse (vmax = 300 km/h) circulant sous conditions humides
Variante
3A 1
3A 2
2
Plaquettes
organiques : 200 cm (A.1 - page 11) ou
frittées : surface enveloppante 200 cm2
(A.3 - page 13)
organiques : 175 cm2 (A.2 - page 12)
Disque de frein
∅ 640 x 110 mm (fonte grise), ou
∅ 610 x 110 mm (fonte grise), ou
∅ 640 x 80 mm (GGG ou GS)
∅ 590 x 110 mm (GG) ou
∅ 610 x 110 m (GG) (H.4)
(H.4 - page 53), ou
∅ 640 x 45 mm (non ventilé : GS)
Masse par disque
4,7 t
4,7 t
H.3 - page 52
H.3
890 mm
880 mm
3A 1
3A 2
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort
d’application
FB (kN)
Effort
d’application
FB (kN)
R1 à Rx
120
26
23
20-100
x freinages de rodage jusqu’à 85 % au moins de la
portée, avec le bord d’attaque de la garniture rodé
dans le sens de la rotation du disque.
8
9
10
11
12
13
14
80
120
120
140
80
120
140
21
16
21
21
26
26
26
18
14
18
18
23
23
23
50-60
"
"
"
"
"
"
refroidissement.
29
30
31
32
33
34
35
80
120
120
140
80
120
140
21
16
21
21
26
26
26
18
14
18
18
23
23
23
20-30
"
"
"
"
"
"
refroidissement :
quantité d’eau :
1
2
3
4
5
6
7
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Température
initiale
θ0 (°C)
Remarques
25 l/h pour disques de frein de ∅ 640 mm
23 l/h pour disques de frein de ∅ 610 mm
21 l/h pour disques de ∅ 590 mm.
(km/h)
Entre les freinages
(km/h)
sec
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
27
541-3
OR
Annexes
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 8 et 15.
Dans le cas d'une interruption avant l'essai n° 15, un freinage identique au n° 14 est réalisé hors programme, afin de respecter les conditions d'arrosage.
Températures
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1 et 8.
Les freinages sous humidité sont réalisés avec une quantité d'eau de 25 l/h par disque de ∅ 640 mm,
de 23 l/h par disque de ∅ 610 mm et 21 l/h par disque de ∅ 590 mm. Dans le cas des freinages sous
humidité, l'arrosage du disque n'est pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais n° 15 à 35.
atteint 80 °C.
Autres conditions
-
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée de 85 % au moins et le rodage du bord
d'attaque de la garniture, doit être indiqué dans le rapport d'essai d'admission.
28
541-3
OR
Annexes
C.5 - Programme d'essais n° 3B (conditions hivernales rigoureuses)
Admission UIC des garnitures organiques sous conditions hivernales rigoureuses (températures inférieures à 0 °C et forte neige tourbillonnante)
Variante
3B 1
3B 2
Plaquettes
Disque de frein
ventilation radiale, fonte grise, GS ou GGG (couronne monobloc non rainurée
ou segmentée)
∅ 640 x 110 mm (GG), ou
∅ 610 x 110 mm (GG), ou
∅ 640 x 80 mm (GGG ou GS) (H.4 - page 53)
∅ 590 x 110 mm,
∅ 610 x 110 m (H.4)
4,2 t
4,2 t
H.3 - page 52
H.3
890 mm
880 mm
Masse à freiner
3B 1
3B 2
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort d’application
FB (kN)
Effort d’application
FB (kN)
R1 à Rx
120
25
7
8
9
10
11
12
80
120
120
120
80
80
25
26
27
28
29
30
Température
initiale
θ0 (°C)
Remarques
22
20-100
x freinages de rodage jusqu’à 85 % au moins de la
portée, avec le bord d’attaque de la garniture rodé
dans le sens de la rotation du disque.
25
12
25
25
12
12
22
11
22
22
11
11
50-60
"
"
"
"
"
refroidissement.
80
120
120
120
80
80
25
12
25
25
12
12
22
11
22
22
11
11
15-20
"
"
"
"
"
refroidissement.
31
32
33
34
35
80
80
80
80
80
25
25
25
25
25
22
22
22
22
22
50-60
"
"
"
"
refroidissement.
31
32
33
34
35
80
80
80
80
80
25
25
25
25
25
22
22
22
22
22
50-60
"
"
"
"
refroidissement.
1
2
3
4
5
6
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Pour conditionner le disque avant le début des essais avec un nouveau type de garnitures, il faut effectuer au minimum trois fois les freinages n° 1-12 du programme d’essais.
29
541-3
OR
Annexes
(km/h)
Entre les freinages
(km/h)
sec
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 7, 13.
Dans le cas d'une interruption avant l'essai n° 13, un freinage identique au n° 12 est réalisé hors programme, afin de respecter les conditions d'arrosage.
Températures
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 7
Les freinages sous humidité sont réalisés avec la quantité d'eau totale (45 l/h par disque de
∅ 640 mm, 42 l/h par disque de ∅ 610 mm et 38 l/h par disque de ∅ 590 mm). Dans le cas des freinages sous humidité, l'arrosage du disque n'est pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais
n° 13 à 30 et 36 à 45.
A l’issue des freinages n° 12 et n° 35, l’arrosage du disque ne sera repris que lorsque la température
du disque aura atteint 80 °C.
Pour éviter des temps de refroidissement de disque trop longs, la température de l'eau doit être de
10° à 15 °C.
Autres conditions
-
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée de 85 % au moins, et le rodage du bord
d'attaque de la garniture dans le sens de rotation du disque, doit être indiqué dans le rapport d'essai d'admission.
30
541-3
OR
Annexes
C.6 - Facteurs de frottement instantané
Tolérances pour le facteur de frottement instantané (µa) sur disque sec
0,50
0,45
0,46
0,42
0,42
0,40
0,35
0,30
0,25
0,28
0,28
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
C.7 - Facteurs de frottement moyen
Tolérances pour le facteur de frottement moyen (µm) sur disque sec
0,50
0,45
0,40
0,42
0,39
0,39
0,35
0,30
0,35
0,35
0,31
0,31
0,31
0,27
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
valeurs minimales
valeurs maximales
31
valeurs nominales
541-3
OR
Annexes
Annexe D - Exigences imposées aux garnitures de frein
des wagons
Exigences imposées aux garnitures de frein des wagons (vmax = 160 km/h) au banc de
frottement
D.1 :
Programme d’essai n° 4A - Wagon chargé
réservé
D.2 :
Programme d’essai n° 4B - Wagon vide
réservé
D.3 :
Programme d’essai n° 4C - Autoroute roulante, chargé
réservé
D.4 :
Programme d’essai n° 4D - Autoroute roulante, vide
réservé
D.5 :
réservé
D.6 :
réservé
32
541-3
OR
Annexes
Annexe E - Exigences imposées aux garnitures de frein
en matériau fritté, vmax = 300 km/h, avec deux
paliers d'effort d'application
Exigences pour garnitures de frein à disques en matériau fritté des trains automoteurs à grande vitesse (vmax = 300 km/h) avec deux paliers d'effort d'application, au banc de frottement
E.1 :
Programme d’essais n° 5 à vmax = 320 km/h
E.2 :
E.3 :
33
541-3
OR
Annexes
E.1 - Programme d'essais n° 5
Admission UIC des garnitures frittées pour trains automoteurs à grande vitesse
à vmax = 320 km/h et deux paliers d'effort d'application (énergie maximale 17,8 MJ)
Plaquettes
frittées (surface enveloppe 200 cm2) (A.3 - page 13)
Disque de frein
∅ 640 mm, épaisseur 45 mm (non ventilé) ou 80 mm (à ventilation réduite), en
acier allié.
Masse par disque
4 t pour v ≤ 300 km/h und 4,5 t pour v = 320 km/h (17,8 MJ)
H.3 - page 52
Temp.
initiale
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
FB (kN)
R1 à Rx
120
25
20-100
θ0
890 mm
Remarques
(°C)
x freinages de rodage des garnitures jusqu’à 85 % au moins de portée,
avec le bord d’attaque rodé des plots situés dans le sens de rotation.
1
2
3
4
5
12
13
14
15
16
50
80
120
160
200
18
18
18
18
18
50-60
"
"
"
"
6
7
8
17
18
19
120
160
200
8
8
8
50-60
"
"
9
10
11
20
21
22
120
160
200
25
25
25
50-60
"
"
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
51
P.
120
25
50-60
Freinage d’initialisation.
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
50
80
120
160
200
120
120
160
200
18
18
18
18
18
8
25
25
25
20-30
"
"
"
"
"
"
"
"
à
55
120
25
50-60
5 freinages d’arrêt à sec, pour sécher les garnitures.
P.
80
80
18
20-30
-
Freinage d’arrêt, à sec, réalisé immédiatement après le freinage de
P.
56
57
58
à
62
120
25
50-60
5 freinages pour nettoyer le disque.
63
64
65
66
67
68
69
70
71
220
220
220
18
8
25
50 - 60
"
"
puis remise en vitesse avec une accélération de a = 0,3 m/s2 et freinage
immédiat (E = 7,5 MJ).
P.
250
250
FB1/FB2a
14/18
19/25
50 - 60
"
P.
300
300
FB1/FB2a
14/18
19/25
50 - 60
"
P.
50 - 60
"
50-60
Vérification de la valeur du facteur de frottement.
P.
20-30
-
Freinage de maintien dissipant 30 kW pendant 20 min. Freinage d’arrêt à
sec, réalisé immédiatement après le freinage de maintien, sans pause de
refroidissement.
P.
72
73
78
79
74
75
80
81
76
77
82
83
84
85
86
87
88
89
320
320
FB1/FB2a
14/18
19/25
90
91
92
120
18
93
94
80
80
18
Masse par disque portée à 4,5 t pour valider une situation dégradée non
exceptionnelle correspondant à une énergie E = 17,8 MJ.
P.
P. = pesée
a. FB à deux parties : FB1 de v à 215 km/h et FB2 de 215 à 0 km/h.
34
541-3
OR
Annexes
(km/h)
Entre les freinages
(km/h)
v
sec
humide
sec
humide
> 200
≤ 200
v
v
v
v = 100
v/2
10
10
100
50
80
10
Pesage
Les garnitures sont pesées après le rodage et après les freinages n° 55, 57, 71, 77, 83, 89, 92 et 94.
L'usure propre des garnitures est relevée pour les freinages n° 56 à 57, 58 à 71, 72 à 77, 78 à 83, 84
à 89 et 93 à 94.
0,35 cm3/MJ.
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 12, 23, 63, 72, 78 et 84.
Températures
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 12, 23, 62, 71, 77 et 83.
Les freinages d'arrêt, après les freinages de maintien, sont réalisés à la température finale de ces derniers sans pause de refroidissement (essais n° 57 et 94).
Les freinages sous humidité sont réalisés avec une quantité d'eau de 25 l/h.
atteint 80 °C.
35
541-3
OR
Annexes
Autres conditions
-
-
d'attaque des plots situés dans le sens de rotation, doit être indiqué dans le rapport d'essai d'admission.
-
Les freinages n° 84 à 89 doivent être vérifiés en cas de sollicitation excessive (mais non exceptionnelle) correspondant à un niveau d'énergie 18,7 MJ. Cette énergie est simulée avec 4,5 t et
320 km/h et correspond, à 300 km/h, à une masse à freiner par disque de 5,1 t environ.
36
541-3
OR
Annexes
E.2 - Facteur de frottement instantané
Tolérances pour le facteur de frottement instantané (µa) sur disque sec, garnitures de frein pour trains
automoteurs à grande vitesse, utilisation en cas de valeurs énergétiques élevées
0,60
0,57
0,55
0,55
0,50
0,48
0,45
0,40
0,35
0,35
0,35
0,32
0,30
0,32
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
E.3 - Facteur de frottement moyen
Tolérances pour le facteur de frottement moyen (µm) sur disque sec, garnitures de frein pour trains
automoteurs à grande vitesse, utilisation en cas de valeurs énergétiques élevées
0,60
0,55
0,54
0,54
0,45
0,46
0,46
0,40
0,42
0,42
0,38
0,38
0,50
0,48
0,35
0,42
0,36
0,34
0,30
0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,00
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
220
240
260
280
300
320
Lors de serrages rapides : FB = 19/25 kN ; lors de freinages en service : FB = < 19 kN
valeurs maximales lors de freinage en service
valeurs minimales absolues
37
valeurs nominales lors de serrages rapides
valeurs maximales lors de serrages rapides
541-3
OR
Annexes
Annexe F - Exigences imposées aux garnitures de frein
en matériau fritté pour voitures
(vmax = 200 km/h)
Exigences pour garnitures de frein à disques en matériau fritté pour voitures
à vmax = 200 km/h, au banc de frottement
F.1 :
F.2 :
F.3 :
Programme d’essais n° 6C à vmax = 200 km/h (disques flasqués sur roues)
Réservé
Facteur de frottement instantané µa (voir point C.6 - page 31)
Facteur de frottement moyen µm (voir point C.7 - page 31)
38
541-3
OR
Annexes
F.1 -
Programme d’essais n° 6A
Admission UIC des garnitures frittées pour voitures à vmax = 200 km/h
Plaquettes
frittées (surface enveloppe 200 cm2, A.3 - page 13)
Disque de frein
∅ 610 x 110 mm acié allié ventilé, ou
∅ 640 x 110 mm acier allié ventilé, H.4 - page 53
Masse par disque
7,7 t
H.3 - page 52
890 mm
Temp.
initiale
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort
d’application
FB (kN)
R1 à Rx
120
31
20-100
50
80
120
140
160
200
50
80
120
140
160
200
50
80
120
140
160
200
31
31
31
31
31
31
16
16
16
16
16
16
46
46
46
46
46
46
50-60
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
"
55
56
57
140
200
80
46
46
46
140-150
140-150
210-220
58
59
80
80
31
46
50-60
"
200
200
200
31
16
46
50-60
"
"
Freinages d’arrêt à sec, après pause de refroidissement, avec masse à
freiner de 8,5 t.
69
70
50
50
31
20-30
-
Freinage de maintien avec 25 kW de puissance dissipée pendant 20 min.
Freinage d’arrêt réalisé immédiatement après le freinage de maintien.
71
72
80
80
31
-
73
74
75
80
120
200
31
46
31
50-60
"
"
76
77
78
50
50
80
16
31
31
20-30
"
"
79
80
31
50-60
80
81
120
200
46
31
50-60
"
82
83
84
30
30
30
31
31
31
≤ 30
"
"
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
60
61
62
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
63
64
65
37
38
39
40
41
41
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
66
67
68
θ0
Remarques
(°C)
x freinages de rodage des garnitures de frein jusqu’au moins 70 % de
la portée.
P.
Freinages d’arrêt à sec, avec températures initiales élevées.
P.
P.
Freinages de maintien immédiat sans pause de refroidissement avec
55 kW de puissance dissipée pendant 10 min.
Freinage d’arrêt réalisé immédiatement après le freinage de maintien.
P.
P.
P. = Pesée
39
541-3
OR
Annexes
(km/h)
Entre les freinages
(km/h)
sec
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
Pesage
Les garnitures sont pesées après le rodage et après les freinages n° 59, 68, 72 et 84.
L'usure propre des garnitures est relevée pour les freinages n° 1 à 59, 60 à 68 et 69 à 72.
0,35 cm3/MJ
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 19, 37, 60, 69 et 73.
Températures
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1, 19, 37, 60 et 73.
Les freinages d'arrêt, après les freinages de maintien, sont réalisés à la température finale de ces derniers sans pause de refroidissement (essais n° 70 et 72). Le freinage de maintien n° 71 qui suit le freinage d'arrêt n° 70 est réalisé sans pause de refroidissement.
disque atteint 450 °C, le freinage doit être arrêté à ce moment.
Les freinages sous humidité sont réalisés avec les quantités d'eau suivantes : 25 l/h par disque de
∅ 640 mm et 23 l/h par disque de ∅ 610 mm. Dans le cas des freinages sous humidité, l'arrosage du
disque n'est pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais n° 76 à 78.
atteint 80 °C.
40
541-3
OR
Annexes
Autres conditions
-
-
Le nombre de freinages de rodage, pour obtenir la portée de 70 % au moins, doit être indiqué
dans le rapport d'essai d'admission.
Dans le cas exceptionnel des essais n° 60 à 68, la masse et la vitesse peuvent être ajustées pour
dissiper l'énergie de 13,1 MJ (dépassement autorisé des limites du facteur de correction de la
vitesse K).
41
541-3
OR
Annexes
F.2 -
Programme d’essais n° 6B (essais sous humidité)
Admission UIC des garnitures frittées pour voitures à vmax = 200 km/h
sous conditions humides
Plaquettes
frittées (surface enveloppe 200 cm2 - A.3 - page 13)
Disque de frein
∅ 610 x 110 mm en acier allié ventilé, ou
∅ 640 x 110 mm acier allié ventilé, (H.4 - page 53)
Masse par disque
5,7 t
H.3 - page 52
890 mm
Freinage
n°
Vitesse
v (km/h)
Effort
d’application
FB (kN)
Températureinitiale
θ0 (°C)
R1 à Rx
120
30
20-100
x freinages de rodage des garnitures de frein jusqu’à 85 % au
moins de la portée avec le bord d’attaque rodé des plots dans le
sens de la rotation.
8
9
10
11
12
13
14
80
120
120
140
80
120
140
21
12
21
21
30
30
30
50-60
"
"
"
"
"
"
29
30
31
32
33
34
35
80
120
120
140
80
120
140
21
12
21
21
30
30
30
20-30
"
"
"
"
"
"
1
2
3
4
5
6
7
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
Remarques
(km/h)
sec
Entre les freinages
(km/h)
humide
sec
humide
v
v
v/2
10
100
50
80
10
Lorsque les essais sont en cours d'exécution, il n'est admis d'avoir des interruptions d'une durée maximale de 3 jours qu'avant les freinages n° 1, 8 et 15.
Dans le cas d'une interruption avant l'essai n° 15, un freinage identique au n° 14 est réalisé hors programme afin de respecter les conditions d'arrosage.
Températures
Dans la suite des freinages, la température doit toujours être abaissée la température initiale.
Une température initiale de 20 à 60 °C est admise pour les freinages n° 1 et 8.
42
541-3
OR
Annexes
Les freinages sous humidité sont réalisés avec les quantités d'eau suivantes : 25 l/h par disque
∅ 640 mm et 23 l/h par disque ∅ 610 mm). Dans le cas des freinages sous humidité, l'arrosage du
disque n'est pas arrêté pendant le refroidissement entre les essais n° 14 à 35.
atteint 80 °C.
Autres conditions
-
-
d'attaque des plots situés dans le sens de rotation, doit être indiqué dans le rapport d'essai d'admission.
43
541-3
OR
Annexes
F.3 -
Programme d'essais n° 6C (vmax = 200 km/h, trains automoteurs
équipés de disques de frein flasqués)
Réservé
44
541-3
OR
Annexes
Annexe G - Exigences imposées aux garnitures de frein
des engins moteurs (vmax = 230 km/h)
Exigences imposées aux garnitures de frein à disques, pour engins moteurs,
à vmax = 230 km/h, au banc de frottement
G.1 :
Programme d’essais n° 7A - Disques flasqués sur roue
réservé
G.2 :
Programme d’essais n° 7B - Disques calés sur essieu
réservé
G.3 :
réservé
G.4 :
réservé
45
541-3
OR
Annexes
Annexe H - Prescriptions pour les bancs de frottement
H.1 - Méthodes d'essai et mesures à effectuer
H.1.1 -
Rodage des disques
Les disques de frein neufs ou réusinés doivent être rodés en dehors des programmes d'admission des
garnitures.
Ce rodage doit s'effectuer avec un autre jeu de garnitures que celui utilisé pour l'admission (mais de
même marque et qualité).
En fonction du programme d'essais, il convient donc de réaliser un programme de rodage du disque
(voir tableau ci-après).
Différents cas se présentent avant la réalisation d'un programme d'admission de garnitures :
N° 1
Le disque est neuf : rodage du disque suivant programme indiqué dans le tableau ci-après.
N° 2
Le disque est rayé ou présente de légères fissures après la réalisation d'un programme
précédent.
Les faces du disque sont alors ragréées par tournage de façon à :
-
supprimer toute trace de fissure, 1 ou 2 fissures accidentelles de longueur ≤ 25 mm
étant tolérées sur chaque face du disque,
-
obtenir l'état de surface suivant mesuré à l'aide d'un rugosimètre :
Ra ≤ 1,5 [µm] ou Rz DIN ≤ 7 [µm].
Un rodage est ensuite effectué suivant le programme indiqué ci-après.
N° 3
Le disque n’est pas rayé mais a déjà été utilisé et les faces frottantes présentent des traces
de dépôts de matériau de frottement: un nettoyage des faces du disque est alors réalisé
en utilisant la garniture précédente et en effectuant dix freinages d'arrêt sous humidité, déclenchés à v = 120 km/h avec une force d'application totale de 10 kN et une masse à freiner
correspondant à celle du prochain programme d'admission.
N° 4
Le disque a déjà servi, il n’est pas rayé et il ne présente pas de dépôt de matériau de frottement. Ce disque est donc déjà rodé et le programme d'admission peut débuter dans les
conditions du programme d'essais.
46
541-3
OR
Annexes
Garnitures en
matériaux
Organiques
Frittés
Programmes
d’essais
Programmes de
rodage
vmax
Voir point
n° du programme de rodage
Trains autom. à
GV
1 (300 km/h)
3A (140 km/h)
B.1
C.4
RD 1
RD 2
Voituresvoyageurs
2A (140 km/h)
2B (200 km/h)
3A (140 km/h)
3B (120 km/h)
C.1
C.2
C.4
C.5
RD 2
RD 2
RD 2
RD 2
Wagons
4A (175 km/h)
4B (160 km/h)
D.1
D.2
RD 3
RD 3
Trains autom. à
GV
5 (320 km/h)
3A (140 km/h)
E.1
C.4
RD 4
RD 2
Voituresvoyageurs
6A (200 km/h)
6B (140 km/h)
F.1
F.2
RD 2
RD 2
Wagons
4A (175 km/h)
4B (160 km/h)
D.1
D.2
RD 3
RD 3
Véhicules
RD 1 :
Utilisation de la série des essais n° 1 à 11 du programme n° 1 du point B.1 - page 17 avec
une température initiale de 80 °C maximum et sans les freinages à vmax.
RD 2 :
Utilisation de la série des essais n° 1 à 12 du programme 2A (point C.1 - page 21 ou du
programme 3B (point C.5 - page 29) ou 1 à 18 du programme 2B (point C.2 - page 23) ou
du programme 6A (point F.1 - page 39) ou 1 à 14 du programme 3A (point C.4 - page 27)
ou du programme 6B (point F.2 - page 42) suivant le programme d'admission qui suit le rodage du disque. Les freinages peuvent débuter à la température initiale de 80 °C maximum
et les freinages à vmax ne sont pas réalisés (sauf pour le point C.5).
RD 3 :
Utilisation de la série des essais n° 1 à X (première série à sec) du programme 4A (wagon
chargé - annexe D, point D.1 - page 32) ou du programme 4B (wagon vide - annexe D,
point D.2 - page 32) sans les freinages à vmax et avec une température initiale de 80 °C.
RD 4 :
Utilisation de la série des essais n° 1 à 11 du programme 5 du point E.1 - page 34 sans les
freinages à vmax et avec une température initiale de 80 °C.
Ces freinages de rodage (RD 1 à RD 4) décrits précédemment sont à répéter jusqu'à l'obtention entre
les deux dernières séries d'essais de ∆RZ DIN < 2 [µm] (∆Ra < 0,4 [µm]).
H.1.2 -
Rodage des garnitures
Le rodage des garnitures est effectué suivant les indications du programme d'essais utilisé.
47
541-3
OR
Annexes
H.1.3 -
Déroulement de l’essai pendant les programmes d’admission
Les garnitures de frein doivent provenir de la fabrication en série, être disponibles en grandeur originale et être à l'état neuf. Elles sont rodées sur le corps d'essai prévu selon indication des programmes
d'essai.
Les freinages des programmes doivent être effectués dans l'ordre prescrit et ne peuvent être interrompus qu'aux points repérés dans le programme.
L'unité de frein doit être positionnée de façon à ce que les garnitures de frein soient centrées sur les
pistes de frottement du disque (coaxialité horizontale des axes de l'unité de frein et du disque).
L'augmentation de la force d'application jusqu'à 95 % de la valeur maximale doit être atteinte en
ts = 4,0 ± 0,2 seconde mesurées à partir de l'augmentation de l'effort d'application. En cas de freinage
d'arrêt, cette force d'application Fb ne doit présenter que des écarts maximaux de ± 2 % par rapport
à la valeur nominale.
Le frein est à desserrer au plus 5 secondes après la fin du freinage.
L'axe du banc d'essais est remis en mouvement au plus tard une minute après achèvement du freinage d'arrêt ou de maintien et amené à la vitesse prescrite si le freinage suivant ne doit pas être immédiatement effectué à partir de la même vitesse et si d'autres temps d'arrêt ne sont pas prescrits. Il
faut régler la vitesse initiale de freinage suffisamment tôt avant d'atteindre la température prévue pour
le début du freinage suivant.
Les conditions de refroidissement suivantes doivent être respectées :
Entre les freinages
(km/h)
sec
humide
< 200
v
≥ 200
100
50
(km/h)
sec
humide
v/2
10
100
10
80
10
L'installation générale d'air frais pour la simulation du vent de circulation doit fonctionner conformément aux directives pendant l'ensemble de l'essai.
Durant la série d'essais en ambiance humide, l'alimentation en eau ne doit pas être coupée pendant
la durée du refroidissement. Afin d'éviter des temps de refroidissement trop longs en conditions humides, la température de l'eau d'arrosage doit se situer entre 10 °C et 15 °C.
Durant le processus de contrôle, il faut faire des observations sur le comportement du frein et noter
tous les phénomènes inhabituels éventuels comme étincelles, anneaux de feu, fumée, flammes, tâches de brûlure, crissements, odeurs, etc.
Chaque programme doit être effectué avec un nouveau jeu de garnitures. Les garnitures doivent être
marquées et conservées en vue d'un contrôle ultérieur. Les garnitures et les deux faces du disque de
frein doivent être photographiées en cas d'anomalies après le programme d'essais et les photographies sont jointes au procès-verbal.
Les disques de frein neufs doivent être rodés en dehors des programmes d'admission avec d'autres
garnitures du même lot de fabrication. En fonction du programme d'essais prévu, il convient auparavant d'effectuer les programmes de rodage sur le nouveau disque (voir point H.1.1 - page 46).
48
541-3
OR
Annexes
H.1.4 H.1.4.1 -
Technique de mesure de la température
Disque ventilé
Les températures θ en °C sont relevées en au moins 6 endroits situés à 1 mm au-dessous de la surface de frottement du disque de frein. Un point de mesure se situe dans le rayon central de la bague
de freinage, les deux autres sont décalés de 120° à 40 mm de l'intérieur ou de l'extérieur du rayon
central.
H.1.4.2 -
Disque non ventilé
Les températures doivent être mesurées avec thermocouples frottants. Les rayons doivent correspondre à ceux des thermocouples noyés.
H.1.5 -
Dépouillement des freinages
En plus de l'enregistrement et de la représentation des valeurs de mesure analogiques, il faut établir
des procès-verbaux d'essai selon un modèle unifié. Ces procès-verbaux doivent fournir des indications sur :
-
le type de garnitures,
-
le programme d'essais,
-
le numéro d'essai,
-
le débit et la température de l'eau,
-
la date et l’heure de chaque freinage,
-
la vitesse d'essai et l'effort d'application des garnitures correspondant à chaque freinage,
-
les températures ambiantes et du vent de marche,
-
le développement du bruit,
-
les particularités apparaissant lors du freinage,
-
l'état des garnitures et du disque avant et après le déroulement du programme d'essais.
Le facteur de frottement µa doit être déterminé comme quotient Ft/Fb ; d'autres valeurs de mesure ne
sont pas admissibles.
49
541-3
OR
Annexes
Les valeurs suivantes sont à dépouiller et à inscrire dans le procès-verbal d'essais pour chaque freinage (y compris les freinages de rodage) :
-
vitesse initiale de freinage v0 et v2,
-
distances de freinage s et s2,
-
facteur de frottement moyen µm,
-
temps de freinage t et t2,
-
température moyenne initiale, température maximale et maximum de la température moyenne,
-
usure des garnitures établie par pesage.
50
541-3
OR
Annexes
H.2 - Banc d’essai (dispositif d’arrosage)
5
5
Coupe A - A
15
∅ 0,5 mm
A
A
2 détecteurs du débit (débitmètres)
Conduite d’amenée
Corps d’injection
Soupapes de réglage
Minimum 1,80 m
Conduite trop-plein
51
541-3
OR
Annexes
H.3 - Point d’application de la force Fb/2
Centre de rotation
a
Porte-garniture
b
Centre disque de frein
c
Garniture
Axe garniture
Axe tôle de guidage
Rayon de freinage r
Matériaux organiques et frittés
Sgarn a
Φ disque
(cm2)
(mm)
a
(mm)
b
(mm)
ca
(mm)
r
(mm)
200
640
230
6
5
247
200
610
215
6
5
233
175
610
213
0
6
233
175
590
210
0
6
230
a. ne concernent que le matériau organique.
52
541-3
OR
Annexes
(f)
e
H.4 - Disque calé sur essieu avec couronne monobloc
Couronne de freinage
cotes obligatoires
Moyeu
( ) cotes maxima
a
b
(d)
D
D
(mm)
d
(mm)
640
max. 350
610
max. 350
590
315 - 330
Cotes du disque calé sur essieu
e
a
(mm)
(mm)
110
80
193 H6
45
110
80
193 H6
45
110
193 H6
80
53
b
(mm)
f
(mm)
232 - 242
max 150
232 - 242
max 150
232 - 242
max 150
541-3
OR
Annexes
H.5 - Conditions d'homologation internationale de bancs d'essais de
frottement
H.5.1 -
Généralités
Les bancs d'essais de frottement devant être utilisés pour les essais d'homologation de garnitures de
freins à disques ou de semelles de freins doivent être homologués au niveau international.
L'homologation d'un banc d'essais de frottement est prononcée par le GE5 pour une période de 5 ans.
La durée de validité peut être prolongée plusieurs fois de 5 ans respectivement par le biais des vérifications périodiques. Si la vérification périodique n'a pas lieu dans le délai imparti, le banc d'essais
perd sa qualification et doit être homologué à nouveau.
Les bancs d'essais sont divisés en quatre catégories A à D définies par la vitesse maximale et leur
aptitude à la simulation de masses, ce qui définit le type des programmes d'essais pour lequel ils sont
appropriés.
L'homologation internationale et le contrôle périodique d'un banc d'essais nécessitent des essais
comparatifs d'aptitude et de vérification. Les critères correspondants sont documentés dans le
rapport ERRI B 126 / RP 18 (voir Bibliographie - page 61).
Les études comparatives doivent être réalisées sur deux bancs d'essais au moins. En cas de résultats
de mesures divergents, il convient de prendre en considération un troisième banc d'essais.
Pour l'homologation et la vérification périodique, l'exploitant du banc concerné doit nommer une EF
UIC gérant la réalisation formelle et adresser un an avant la date prévue, pour chaque homologation
et vérification périodique, une demande correspondante au GE5.
Pour l'homologation et la vérification périodique, il convient de tenir compte des points suivants.
H.5.2 -
Homologation d'un banc de frottement
-
Demande de l'exploitant du banc d'essais adressée au GE5 par l'intermédiaire de l’EF assistante.
-
Nomination d'une instance pour l'expertise par le GE5, indication d'un banc d'essais servant de
référence.
-
Coûts assumés par l'exploitant du banc d'essais.
-
Présentation de l'expertise en allemand et en français (25 exemplaires respectivement).
-
Etablissement d'une recommandation de l'instance chargée de l'expertise à l'intention du GE5.
-
Prononciation de l'homologation par le GE5 avec inscription du banc dans la fiche.
54
541-3
OR
Annexes
H.5.3 -
Vérification périodique d'un banc de frottement
-
Demande de l'exploitant du banc d'essais au GE5 par l'intermédiaire d'une EF UIC.
-
L'exploitant du banc d'essais propose au GE5 une équipe d'experts, dont les membres ne doivent
pas avoir participé à l'élaboration du rapport sur le banc, et un banc servant de référence.
-
Coûts assumés par l'exploitant du banc d'essais pour les essais comparatifs et l'équipe d'experts.
-
Présentation de l'expertise en allemand et en français (25 exemplaires respectivement).
-
Etablissement par l’EF UIC d'une recommandation à l'intention du GE5.
-
Décision relative à la prolongation de l'homologation par le GE5 avec inscription dans la fiche.
H.5.4 -
Cas particuliers
Dans le cas de modifications du banc d'essais ou des principes de la chaîne de mesures, le GE5, qui
décidera des mesures à prendre, doit être informée immédiatement.
En cas de doute, il convient de réaliser immédiatement une vérification correspondant à un contrôle
périodique. Il s'agit du "Maintien de la précision par le biais d'essais comparatifs d'aptitude", ces essais
étant réalisés sur des bancs d'essais déjà homologués, dans les limites de leurs capacités.
Toute modification du banc d'essais non communiquée au GE5 entraîne la perte immédiate de l'homologation internationale.
H.6 - Bancs d'essais de frottement homologués internationalement
L'aptitude des bancs d'essais à la réalisation d'essais d'admission est prononcée par le GE5.
Les bancs d'essais permettant d'exécuter les essais des garnitures de frein à disques pour l'admission
en trafic international sont divisés en 4 catégories selon leur aptitude à réaliser les différents programmes d'essais ; le tableau suivant détaille les programmes d'essais réalisables pour chaque catégorie
de banc.
Catégorie du banc
n° des programmes
A
4A, 4B
B
2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 6A, 6B
C
2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 6A, 6B
D
1, 2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B, 5A, 6A, 6B
La liste des bancs d’essais aptes à la réalisation des essais d’admission figure sur le site Internet de
l’UIC (http://www.uic.asso.fr/Activités/Technique et recherche/Produits).
55
541-3
OR
Annexes
Annexe I -
Garnitures de frein admises en trafic
international
La liste des garnitures de frein admises en trafic international peut être consultée sur le site de l’UIC
(http://www.uic.asso.fr/Activités/Technique et recherche/Produits).
56
541-3
OR
Annexes
Annexe J - Définition des notions
Pour les indications relatives aux tolérances sur le facteur de frottement, il y a lieu de faire une distinction entre :
le facteur de frottement instantané µa défini à chaque moment du freinage par le rapport entre l’effort de freinage total Ft (au rayon de frottement r) et l’effort total d'application Fb :
-
Ft
µ a = -----Fb
le facteur de frottement moyen µm déterminé à partir du moment où 95 % de l'effort d'application
FB nominal du coefficient de frottement µa est obtenu sur la distance de freinage s2 :
-
s
1
µ m = ----- × ∫ 2 µ a × ds
s2 0
Définitions et abréviations
Frein à disques
-
Garniture : élément(s) frottant(s) correspondant à une face de disque
-
Plaquette : élément constituant une garniture
-
Nombre de plaquettes par disque :
-
Surface de frottement enveloppe d'une plaquette (voir note 1 - page 60) :
-
Rayon de freinage théorique du disque :
-
Rayon de la roue correspondante :
-
Pression spécifique
N [-]
S [cm2]
r [m]
R [m]
1000 × F B
2
p = -------------------------- [ N ⁄ cm ]
N×S
Frein à disques et frein à semelles
-
Masse à freiner par disque ou par roue (y compris les masses en rotation) :
m [t]
-
Force d'application nominale totale par disque ou par roue :
FB [kN]
-
Force d'application instantanée totale par disque ou par roue :
Fb [kN]
-
Force d'application moyenne intégrée sur s2 :
-
Pression d'air au cylindre de frein :
-
Force tangentielle instantanée rapportée au rayon de freinage r (disque) :
-
Force tangentielle instantanée rapportée au rayon de la roue R (semelles) :
Fbm [kN]
pc [bar]
57
Ft [kN]
FtR [kN]
541-3
OR
Annexes
-
-
Force tangentielle moyenne intégrée sur s2 :
• relative au disque :
• relative à la roue :
Ftm [kN]
FumR [kN]
Puissance de freinage nominale totale par disque lors de freinages de
maintien (v et FtR = réglage continu)
P [kW]
-
Puissance de freinage moyenne (intégrée sur s2) :
Pm [kW]
-
Vitesse initiale théorique au top freinage :
v [km/h]
-
Vitesse instantanée :
vi [km/h]
-
Vitesse réalisée, au top freinage :
v0 [km/h]
-
Facteur de correction de la vitesse :
-
Vitesse au début de l'établissement de Fb :
v1 [km/h]
-
Vitesse à l'instant où Fb = 0,95 × FB :
v2 [km/h]
-
Temps mort pris entre le top freinage et le début d'établissement de FB :
t0 [s]
-
Temps de serrage mesuré de 0 à 95 % de la force FB :
ts [s]
v1
Arrêt
v2
Fb
Etablissement de Fb
Top freinage
Fb [kN]
vi [km/h] v
0
K [-]
0,95 FB
s [m]
t0
ts
t [s]
s2 ; t2
s 1 ; t1
s;t
-
Distance d'arrêt totale du top freinage à l'arrêt :
-
Durée totale de l’arrêt :
-
Distance d'arrêt du début de l'établissement de Fb jusqu'à l'arrêt :
-
Durée de l'arrêt correspondant à s1 :
-
Distance de freinage depuis l’instant où Fb = 0,95 x FB jusqu’à l’arrêt :
-
Durée du freinage correspondant à s2 :
-
Décélération instantanée :
s [m]
t [s]
s1 [m]
t1 [s]
s2 [m]
t2 [s]
a [m/s2]
58
541-3
OR
Annexes
2
v0
2
a m = ------ [ m/s ]
2s
-
Décélération moyenne calculée à partir de v0 et s :
-
Facteur de frottement instantané (garnitures) :
-
Facteur de frottement instantané (sabot de frein) :
-
Facteur de frottement moyen :
-
Température initiale moyenne en début de freinage :
θ0 [°C]
-
Température maximale atteinte par la moyenne instantanée
des températures :
θm [°C]
-
Température instantanée unitaire :
-
Température maximale unitaire :
-
Ecart de température maximal entre deux mesures, du même
côté du disque :
Ft
µ a = -----Fb
F tR
µ a = --------Fb
s
1
µ m = ----- × ∫ 2 µ a × ds
s2 0
θi [°C]
θmax [°C]
∆θmax [°C]
Bancs de freinage
-
Moment d'inertie ou inertie théorique (y compris celle du frein
en essai) :
Moment de la force de freinage (couple de freinage) :
M = 1000 x r x Ft [Nm]
ou
-
I = 10000 x m x R2 [kg/m2]
M = 1000 x R x FtR [Nm]
Moment de frottement intrinsèque ou couple de résistance
propre au banc correspondant à la vitesse v :
Mw [Nm]
KMw [-]
-
Facteur de calcul du moment de frottement intrinsèque du banc :
-
Masse à freiner simulée (voir note 2 - page 60) instantanée par disque ou
par roue :
msim a [t]
-
Masse à freiner simulée (voir note 2) moyenne par disque ou par roue :
msim m [t]
-
Vitesse de rotation du disque ou de la roue :
n [tr/min]
-
Vitesse de rotation angulaire :
ω [rad/s]
-
Facteur de frottement moyen (voir note 3 - page 60) pour un disque calculé
à partir de Fbm et s2 (voir note 4 - page 60) :
2
v 2 × m K Mw × M w
R
µ mF = ----------------- – --------------------------- × ------------------2 × s2
R
r × F bm
-
Débit d'eau total par disque ou par roue :
59
(voir note 5 - page 60)
D [l/h]
541-3
OR
Annexes
Si l'inertie réelle (Ir) n'est pas identique à l'inertie spécifiée dans le programme (I), il y a lieu
d'adapter les inerties spécifiées dans le programme par une correction de la vitesse initiale de
freinage v, en une vitesse corrigée vK (sur la base de la simulation d'une même énergie) telle que :
v k = K × v avec K =
I
--Ir
en respectant la condition suivante : 0,95 - K ≤ 1,05 (voir note 6)
Notes :
1.
Dans le cas de matériaux frittés, il s'agit de la somme des surfaces de frottement d'une
plaquette.
2
Pour les bancs à simulation électronique de l'inertie.
3.
Sans tenir compte des unités.
4.
Dans la formule, m est :
- msim m pour les bancs à simulation électronique de l'inertie,
- mr réalisée pour les bancs à inertie mécanique.
0, 7 × M w
------------------------ est à prendre en compte uniquement pour les bancs à inertie
R
mécanique ne pouvant pas compenser électroniquement les pertes de frottement
intrinsèques.
Le calcul de
5.
Les valeurs de KMw et Mw se trouvent dans le tableau de l'annexe 3 du rapport ERRI B 126 /
RP 18.
6.
Pour les bancs existants à la publication du rapport ERRI B 126 / RP 18, un facteur de
correction K = 0,92 est admis.
60
541-3
OR
Bibliographie
1. Fiches UIC
Union Internationale des Chemins de fer (UIC)
Fiche UIC n° 541-1 : Frein - Prescriptions concernant la construction des différents organes de frein,
6e édition, novembre 2003
Fiche UIC n° 541-4 : Frein - Freins avec des semelles de frein en matière composite, 2e édition du
01.10.90 avec ses 3 Modificatifs (3e édition en cours de préparation)
Fiche UIC n° 542 : Pièces de frein - Interchangeabilité, 4e édition du 01.01.82 avec ses 4 Modificatifs
Fiche UIC n° 543 : Frein - Prescriptions relatives à l'équipement du matériel remorqué, 13e édition,
novembre 2006
Fiche UIC n° 544-1 : Frein - Puissance de freinage, 4e édition, octobre 2004
Fiche UIC n° 545 : Frein - Inscriptions, marques et signes, 7e édition, avril 2002 (8e édition en cours
de préparation)
Fiche UIC n° 546 : Frein - Freins à haute puissance pour trains de voyageurs, 5e édition du 01.01.67
- Nouveau tirage du 01.01.80 avec ses 5 Modificatifs incorporés
Fiche UIC n° 580 : Inscriptions et marques, plaques d'itinéraire et de numérotation à appliquer au matériel voyageurs du trafic international, 6e édition du 01.01.90 avec ses 3 Modificatifs
2. Rapports ERRI
Union Internationale des Chemins de fer (UIC)
ERRI B 126 / RP 18 : Problèmes de freinage - Exigences requises des bancs de freinage pour l’homologation internationale des matériaux de frottement, mars 2000
ERRI BP 126 / RP 26 : Problèmes de freinage - Appréciation du banc d’essais de freinage MF3 de la
SNCF, décembre 1997
ERRI BP 126 / RP 27 : Problèmes de freinage - Appréciation du banc d’essais de freinage des PKP,
décembre 2000
ERRI BP 126 / RP 28 : Problèmes de freinage - Expertise du banc d’essais des ZSR, octobre 2000
ERRI BP 126 / DT 359 : Problèmes de freinage - Vérification périodique des bancs d’essais de frottement des FS, des CFR et des CD, octobre 1998
61
541-3
OR
3. Normes Internationales
Organisation Internationale de Normalisation (ISO)
ISO 4287:1997 : Spécification géométrique des produits (GPS) - État de surface : Méthode du profil Termes, définitions et paramètres d'état de surface, 1997
62
541-3
OR
Avertissement
Toutes copies, reproductions ou diffusions, mêmes partielles, par quelque moyen que ce soit, y compris électronique, à usage autre que privé et individuel, sans le consentement exprès de l’Union Internationale des Chemins
de fer, sont interdites. Il en est de même pour la traduction, l’adaptation ou la transformation, l’arrangement ou la
reproduction par un art ou procédé quelconque. Ne sont autorisées, avec mention du nom de l’auteur et de la
source que "les analyses et courtes citations justifiées par le caractère critique, polémique, pédagogique, scientifique ou d’information de l’oeuvre à laquelle elles sont incorporées" (Articles L 122-4 et L 122-5 du code de la
propriété intellectuelle).
 Copyright Union Internationale des Chemins de fer (UIC) - Paris, 2006
Impression réalisée par l’Union Internationale des Chemins de fer (UIC)
16, rue Jean Rey 75015 Paris - France
Novembre 2006
Dépot légal Novembre 2006
ISBN 2-7461-1180-2 (version française)
ISBN 2-7461-1182-9 (version allemande)
ISBN 2-7461-1181-0 (version anglaise)
541-3
OR

Fiche UIC n° 541-3

Transcription

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