Système de protection antiglissement SIL pour 4 roues : mythe ou réalité ?

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Dans le transport ferroviaire, les systèmes de protection contre le glissement des roues (WSP) gèrent le délicat problème d'adhérence entre la roue et le rail. Dans des conditions sèches, l'adhérence entre la roue en acier et le rail en acier est déjà faible par nature. Cette adhérence disponible représente la limite physique des performances de freinage du train. Des facteurs externes tels que la pluie, la glace, les feuilles mortes, la pollution ou la contamination par de l'huile ou de la graisse peuvent encore réduire l'adhérence disponible. C'est pourquoi les fournisseurs de freins de rail développent depuis de nombreuses années des systèmes de protection contre le glissement des roues. Ces systèmes surveillent la vitesse de rotation des quatre essieux du véhicule en temps réel, calculant la vitesse moyenne du véhicule et la variation de la vitesse de rotation des essieux. Chaque fois que le système détecte le glissement d'un essieu, la protection antipatinage ajuste la pression dans le ou les cylindres de frein correspondants pour éviter le blocage de l'essieu, évitant ainsi le risque de crevaison, un problème de sécurité potentiel lors de la conduite des trains. Le système garantit que chaque essieu utilisera l'adhérence disponible pour générer une force de freinage.

Dans le scénario ci-dessus, il existe un risque qu'un ou plusieurs essieux restent en état de freinage relâché en cas de défaillance de la commande de protection contre le glissement des roues ou si l'adhérence est très faible. De toute évidence, relâcher le frein n'est pas sûr. C'est pourquoi tous les systèmes de protection contre le glissement des roues incluent une fonction de surveillance indépendante (WD) qui réapplique l'effort de freinage maximal si le relâchement commandé par la protection contre le glissement des roues est supérieur à une durée définie (souvent 10 secondes). En fin de compte, cela signifie qu'il est préférable d'appliquer le frein et de risquer de faire glisser complètement l'essieu plutôt que de ne pas freiner du tout.

Cette fonction de surveillance est essentielle pour garantir la sécurité des systèmes traditionnels de protection contre les glissements de roues. Le chien de garde est un dispositif matériel indépendant qui laisse la fonction WSP désactivée une fois qu'elle a été déclenchée.

En réalité, la première génération de systèmes WSP évitait le glissement des essieux en relâchant complètement l'effort de freinage lorsqu'un glissement était détecté. L'inconvénient de ce type de système était une augmentation spectaculaire de la distance de freinage en cas d'adhérence dégradée.

La deuxième génération de systèmes WSP (introduite dans les années 90) est capable de gérer entièrement le glissement de chaque essieu, ce qui permet d'utiliser au mieux l'adhérence disponible. Grâce à cela, la distance de freinage en cas d'adhérence dégradée est considérablement réduite, ce qui contribue à améliorer la sécurité de fonctionnement des trains.

Certains opérateurs souhaiteraient tout de même voir un niveau de sécurité plus élevé pour le système de protection contre le glissement des roues, en particulier lorsqu'il est utilisé en cas de freinage d'urgence.

Lorsque nous avons développé notre gamme de commandes de freinage intégrées Metroflexx et Regioflexx, nous avons utilisé une architecture électronique double. Une unité de niveau d'intégrité de sécurité 2 (SIL 2) exécute la fonction habituelle de l'unité de commande des freins (BCU), et une unité SIL 4, dotée du matériel et du logiciel SIL 4, assure les fonctions de surveillance et de redondance. Cette architecture électronique spécifique a créé de nouvelles opportunités pour renforcer la sécurité du système de protection contre le glissement des roues :

• Une fonction de surveillance SIL 4 qui surveille en permanence la protection contre le glissement des roues en vérifiant le comportement de chaque essieu (vitesse, décélération, etc.) et gère l'effort de freinage pour obtenir une décélération optimale avec une adhérence disponible en temps réel.
• Une fonction de surveillance entièrement certifiée SIL 4. La fonction de surveillance traditionnelle reste active, mais la surveillance WSP empêche son activation grâce à un contrôle rapide et très précis. La surveillance WSP réduit donc considérablement le risque de blocage des essieux et de crevaison des roues dans des conditions de très faible adhérence, améliorant ainsi la sécurité et la disponibilité des trains.
• Une fonction intégrée de surveillance de la rotation des roues (WRM) SIL4 pour une application à très haute vitesse est disponible, ce qui permet de simplifier considérablement le système à la fois pour le constructeur automobile (coût initial) et pour l'opérateur (coût de maintenance).

La réaction du marché au renforcement de la sécurité et des performances des systèmes de protection contre le glissement des roues a été si positive que nous avons décidé de proposer la même technologie que les systèmes de freinage traditionnels, en utilisant des BCU et des systèmes pneumatiques séparés. Nous avons développé la carte SIL 4 Wise ™ pour l'intégrer à notre unité de commande de freinage (BCU) Gemini II traditionnelle. Wise ™ est une solution matérielle et logicielle SIL 4 dédiée et totalement indépendante qui utilise sa propre alimentation.

Lorsqu'il est équipé de Wise ™, votre train peut utiliser la protection contre le glissement des roues lors d'un freinage d'urgence sans aucun problème de sécurité, grâce à sa fonction de surveillance SIL 4. La fonction de surveillance de la protection contre le glissement des roues SIL 4 peut rendre votre train beaucoup plus résilient dans des conditions de très faible adhérence. En outre, les coûts de maintenance peuvent être considérablement réduits grâce à une meilleure gestion de l'énergie au point de contact roue/rail.

Revenons donc à la question initiale concernant la protection antipatinage SIL 4 : mythe ou réalité ? Cela restera certainement un mythe pour la plupart des acteurs du marché pour le moment. Mais pour Wabtec et notre système électronique Wise ™, c'est déjà une réalité, avec une conception et des avantages éprouvés.

Vous souhaitez plus d'informations sur les systèmes de protection contre le glissement des roues SIL 4 et l'électronique Wise ™ ? Contactez-nous à l'adresse suivante : brakesandcouplers [at] wabtec [dot] com