frein à vide

Un frein à vide est un système de freinage pneumatique qui fonctionne en maintenant un vide partiel dans une conduite continue qui parcourt toute la longueur d'un train. Lorsque l'air est retiré des cylindres de frein montés sous chaque voiture ou wagon, la pression atmosphérique au-dessus du piston le pousse vers le bas, engageant les sabots ou les blocs de frein contre les roues ou les tambours. Cela contraste avec les freins à air comprimé, qui utilisent une pression positive pour appliquer la force. Les freins à vide étaient la norme sur les chemins de fer britanniques et restent utilisés sur les lignes historiques, bien qu'ils aient été largement remplacés par des systèmes de freinage pneumatique plus réactifs.

Le vide est généré et maintenu par des éjecteurs ou des pompes installés sur la locomotive. Les premiers systèmes utilisaient des éjecteurs à vapeur qui exploitaient la pression de la chaudière du moteur pour créer une aspiration; les locomotives diesel et électriques ultérieures utilisaient des pompes à vide motorisées. Le réseau de conduites doit être continu et étanche, connecté entre les véhicules via des tuyaux flexibles avec des raccords rapides. Chaque véhicule est équipé d'un cylindre de frein, généralement de 20 à 24 pouces de diamètre, avec un piston qui se déplace pour actionner un levier ou une tige de frein lorsque le vide est perdu ou réduit.

Pour appliquer les freins, le conducteur introduit progressivement de l'air dans la conduite à l'aide de la vanne de frein dans la cabine de la locomotive, réduisant le vide dans tout le train. Il s'agit d'un processus progressif et uniforme: tous les cylindres perdent leur vide à peu près au même rythme, de sorte que tous les freins s'appliquent simultanément. Cette application en douceur a fait la valeur des freins à vide pour les trains de voyageurs, où les arrêts brusques provoquent de l'inconfort. Cependant, le système manque d'un avantage de sécurité intrinsèque: si la conduite se fracture, le vide est perdu et tous les freins s'appliquent immédiatement, ce qui peut être dangereux sur les trains en mouvement par mauvaise visibilité.

Limitations et déclin

Les freins à vide réagissent plus lentement que les systèmes à air comprimé car le différentiel de pression qui entraîne le piston est limité à environ 14,5 livres par pouce carré (pression atmosphérique moins le vide, généralement autour de 21 pouces de mercure). Les trains modernes exigent une puissance de freinage plus rapide et plus forte. De plus, les freins à vide ne peuvent pas être utilisés sur les trains automoteurs sans modifications complexes, ce qui les rend peu pratiques pour les réseaux ferroviaires modernes. Le système exige également une étanchéité rigoureuse dans tout le réseau de conduites, et les petites fuites s'aggravent rapidement sur les longs trains.

Le terme reflète le principe fondamental du système: le frein est entièrement alimenté par l'absence d'air plutôt que par sa présence. Les freins à vide apparaissent dans les équipements d'époque, les chemins de fer historiques et les anciens systèmes ferroviaires industriels. Ils restent importants sur le plan éducatif en tant qu'ancêtre des conceptions modernes de freins pneumatiques et en tant qu'exemple fonctionnel de la façon dont la pression négative peut être exploitée pour le travail mécanique.