frein à patin

Un frein à patin est un frein de voie mécanique qui fonctionne en pressant un bloc ou un sabot métallique plat directement contre le dessus d'un rail, en s'appuyant sur le frottement pour ralentir ou arrêter un véhicule ferroviaire. Le sabot est généralement en fonte ou en acier et monté sur un bras de levier ou une poutre; lorsque le frein est appliqué, le sabot est forcé vers le bas sur la surface du rail avec une pression considérable. C'est l'un des premiers systèmes de freinage pratiques utilisés sur les chemins de fer et il est resté en service jusque tard dans le XXe siècle sur de nombreuses lignes, en particulier pour les opérations de fret et de manœuvre où les exigences de vitesse étaient moindres.

Le frein à patin fonctionne par liaison mécanique directe: un levier manuel ou un cylindre à vapeur tire une tige qui force le sabot de frein vers le bas contre le rail avec un avantage mécanique. Le frottement entre le sabot et la surface du rail génère la force de freinage. Parce que le sabot glisse le long du rail sous charge plutôt que de le saisir dynamiquement, le système est intrinsèquement simple et robuste. Aucun caoutchouc, pression d'air ou liaisons complexes ne sont nécessaires, ce qui le rend fiable dans des conditions sales, froides ou mal entretenues qui désactiveraient des freins plus raffinés.

La faiblesse centrale du frein à patin est l'usure accélérée. Le sabot de frein et la tête de rail sont tous deux abrasés par le frottement continu; la surface du rail devient rayée et rugueuse, et les sabots nécessitent des remplacements fréquents. Les freins à patin génèrent également un bruit et une chaleur importants, et l'effort de freinage est difficile à moduler en douceur. Sur les pentes raides ou lors des arrêts d'urgence, le sabot peut se bloquer contre le rail, créant des plats sur les roues de locomotive ou de wagon. Cette limitation a rendu les freins à patin inadaptés aux services de passagers rapides où une décélération contrôlée et uniforme est essentielle.

Le terme «patin» fait référence à l'action du sabot qui traîne ou patine sur le rail, et non à une quelconque ressemblance avec un traîneau. Au milieu du XXe siècle, les freins à patin avaient été largement remplacés sur les lignes principales par les freins à bloc (qui agrippent la jante de la roue) et les freins à vide ou à air (qui offrent une modulation et une sécurité supérieures). Cependant, ils sont restés utilisés sur les voies de garage, les chantiers et les chemins de fer industriels à voie étroite où l'investissement en capital dans des systèmes de freinage modernes n'était pas justifié et où les faibles vitesses d'exploitation étaient la norme.