frein magnétique

Un frein sur rail est un dispositif électromagnétique ou à aimant permanent monté sur un véhicule ferroviaire qui se serre directement sur le rail de roulement pour créer un frottement et ralentir ou arrêter le train. Contrairement aux freins à roues qui agissent sur les roues elles-mêmes, les freins sur rail engagent le rail comme surface de frottement, répartissant la force de freinage sur une plus grande surface et réduisant l'usure des bandes de roulement des roues. Le frein se compose d'un ensemble d'aimants logé dans un châssis, avec un patin de frottement qui appuie contre le dessus ou le côté du rail lorsqu'il est sous tension ou lorsque le train perd de la pression d'air.

Les freins sur rail se présentent sous plusieurs configurations selon le type de véhicule et l'utilisation. Sur les locomotives de fret et les trains électriques lourds, ils complètent souvent les freins pneumatiques pour une puissance de freinage supplémentaire sur les pentes raides ou dans les situations d'urgence. Les freins sur rail à aimant permanent s'engagent passivement et nécessitent de l'énergie pour se relâcher, ce qui les rend à sécurité intégrée pour les véhicules stationnés. Les électroaimants nécessitent une alimentation continue pour rester engagés et se relâchent automatiquement en cas de perte de puissance, une différence de sécurité critique. Les patins de frottement sont généralement en fonte ou en matériau composite fritté, choisis pour un coefficient de frottement constant sur une gamme de conditions de rail et de vitesses.

Le véritable avantage apparaît dans les opérations spécialisées. Les mines, les carrières et les chemins de fer à forte pente dans les régions montagneuses comptent sur les freins sur rail pour gérer des freinages brusques répétés sans surchauffer les roues et les tambours de frein. Sur les longues descentes, les freins à roues seuls peuvent s'estomper en raison du stress thermique; les freins sur rail répartissent la charge thermique sur l'ensemble du rail. Les opérations de transport lourd les utilisent également pour empêcher le fluage du train sur les pentes lorsqu'il est stationné, éliminant ainsi le besoin de sécuriser les wagons avec des freins à main à chaque arrêt.

Les problèmes d'entretien sont centrés sur la qualité du contact avec le rail et les performances de l'aimant. La rouille, les feuilles, l'huile ou l'eau stagnante sur la surface du rail peuvent empêcher l'aimant de s'asseoir correctement, entraînant un freinage incomplet. Les patins de frottement s'usent régulièrement et doivent être remplacés périodiquement; des patins usés réduisent la puissance de freinage et peuvent permettre à l'aimant de heurter directement le rail, endommageant les deux. Sur les lignes à fort trafic, le nettoyage régulier des rails et les tests périodiques de la force de l'aimant sont des routines. Les connexions électriques à l'aimant doivent être protégées de l'humidité et des vibrations.

Le terme frein sur rail le distingue clairement des freins à roues, des freins à ressort et des freins à friction qui agissent sur les roues. Dans la pratique ferroviaire européenne, il est parfois appelé frein de rail ou frein à sabot. Le dispositif appartient à une famille plus large de systèmes de freinage supplémentaires, aux côtés des freins dynamiques (électriques) et des ralentisseurs (hydrauliques), tous conçus pour préserver l'état des roues et des tambours sur les itinéraires où les freins pneumatiques conventionnels seuls fonctionneraient trop fréquemment ou dissiperaient des quantités dangereuses de chaleur.