V VV

Fig. 918. — Eflfet de balancement produit sur une voilUL'c par le freinage.

au moment du freinage, la force vive de la voiture tend à la

faire pivoter autour de l'essieu avant (fig. 918) et à soulever

ainsi les boîtes à graisse de l'essieu arrière, qui peut se trouver

complètement déchargé ; les freins continuent à agir également

* Heureusement ceux-ci se placent de préférence sur la plate-forme arrière pour éviter le vent, ce qui tend à compenser l'effet fâcheux de la déclivité.

sur les deux essieux, tandis que Teffort d'adhérence des roues d'avant se trouve augmenté aux dépens de celui des roues d arrière, qui peuvent se mettre à patiner sous Faction des freins.

C'est un des motifs qu'invoquait autrefois M. Sperry pour préconiser la solidarisation des essieux. Lorsque ceux-ci sont couplés par son procédé ou tout autre équivalent, le patinage partiel est impossible et les efforts des freins s'ajoutent, indépendamment de la répartition des poids adhérents.

Mais, avec l'équipement ordinaire, il faut prévoir le cas que nous venons de signaler et donner aux freins une puissance plus grande ; il faut surtout chercher à les rendre aussi instantanés que possible, car 2 secondes perdues à la vitesse de 12 km : h. seulement laissent la voiture avancer d'une longueur.

On se trouve ainsi conduit à adopter pour les automobiles électriques des freins mus par une force autre que la force musculaire.

§ 2. — Freins a commande mécanique ou électrique

Les freins d'entraînement, tels que le frein Lemoine décrit plus haut, sont déjà une sorte de freins à commande mécanique : c'est, en effet, Tessieu lui-même, sur lequel s'enroule la corde, qui produit le serrage des sabots. Ils sont très supérieurs aux freins à main à commande directe au point de vue de la puissance et surtout de l'instantanéité d'action.

Mais nous réserverons ici le nom de freins mécaniques à ceux qui font intervenir un agent autre que la force musculaire du mécanicien.

En fait, deux agents seulement sont employés pour agir sur la timonerie des freins : l'électricité et Tair comprimé ou raréûé ; la pression hydraulique, qui a été essayée à diverses reprises, n'a pas donné de bons résultats, à cause du manque d'élasticité de Tagent de transmission ^

* Voir un exemple de frein hydraulique dans The Eleclncal Engineet\ 3 juin 1896.

Freins pneumatiques. — Les syslèmes de freins pneumaliques sont nombreux : ils comprennent des freins à vide et des freins à air comprimé ; leur fonctionnement peut être automatique ou non. Comme nous ne pouvons songer, sans sortir de notre cadre, à entrer dans la description de tous les systèmes existants, nous nous bornerons à donner quelques exemples d'application des freins pneumatiques aux tramways et chemins de fer électriques, en faisant ressortir les conditions particulières de cet emploi et en insistant principalement sur les freins spéciaux pour tramways, qui sont moins généralement connus.

La question principale à résoudre dans tous les cas est celle du mode de commande de la pompe à air comprimé ou à vide.

Cette difficulté mise à part, les conditions de fonctionnement des appareils de freinage sur les chemins de fer électriques sont les mêmes que sur les chemins de fer ordinaires, et les mêmes types peuvent être employés ; les meilleurs résultats seront généralement donnés par Tun des systèmes bien connus de freins à la fois automatiques et modérables, tels que les freins Westinghouse, Wenger, Soulerin, etc.

Pour les exploitations de tramways, les freins pneumatiques doivent avant tout être modérables, c'est-à-dire que leur action doit pouvoir être graduée à volonté et suivant les besoins ; ils doivent en outre, bien entendu, être d'un fonctionnement sûr et permettre de ralentir et d'arrêter la voiture un très grand nombre de fois par trajet, tout en laissant constamment à la disposition du mécanicien le moyen de faire des arrêts aussi rapides que possible.

Les freins à action directe, qui sont des appareils essentiellement modérables, ofTrent donc pour cette application certains avantages ; la lenteur relative de leur action n'a d'ailleurs pas d'inconvénient réel pour des trains composés d'un très petit nombre de véhicules comme le sont toujours ceux des tramways. Ils ont le défaut de ne pas assurer automatiquement Tarrêt des deux tronçons d'un train en cas de rupture d'attelage et de ne pas donner au conducteur d'une voiture remorquée la possibilité d'arrêter le train pour éviter un accident ; mais ce ne sont pas là, en général, des desiderata aussi importants sur les tramways que sur les chemins de fer.

D'autre part, les freins automatiques sont souvent d'une application assez peu commode sur les premiers, en raison de la fréquence des arrêts et des ralentissements, qui peut rendre difficile de recharger des réservoirs entre deux arrêts consécutifs et de garder toujours en réserve la puissance nécessaire pour effectuer un bon arrêt d'urgence.

Nous allons indiquer quelques-unes des solutions adoptées en pratique.

Freins de tramways, — Le « Standard air-brake », l'un des freins pneumatiques les plus répandus sur les tramways des Etats-Unis, qui est également employé dans un certain nombre d'exploitations européennes, est un frein à air

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Accouplement '< binel demanetuvre

Fig. 919. — Schéma du montage du frein à air comprime de la Standard Air-Brake Co. sur une voiture des tramways de Leipzig.

comprimé direct. La fîgure 919 représente schématiquement l'ensemble des appareils tels qu'ils sont montés sur les voitures des tramways électriques de Leipzig. Une pompe comprime de Tair dans des réservoirs, d'où il se rend à travers deux robinets de manœuvre à une conduite générale reliée par un branchement au cylindre à freins. Les robinets de manœuvre permettent d'effectuer, selon le besoin, l'admission de l'air comprimé dans la conduite générale ou son évacuation à l'extérieur ; le mécanicien peut à tout instant augmenter ou réduire la pression de l'air sur le piston et, par suite, la force retardatrice appliquée à la jante des roues, qui lui est proportionnelle.

Pour actionner la pompe de compression, le moyen le plus simple est évidemment de l'atteler directement sur un essieu. Mais ce système n'est applî* cable que quand on dispose d'une place suffisante entre le moteur et les roues et quand la vitesse de rotation de l'essieu n'est pas trop grande.

Pour les voitures dont la vitesse ne dépasse pas 25 à 30 km : h. la Standard Air-Brake Co. construit un type de compresseur à attaque directe qui n'occupe sur Tessieu qu'une longueur de 0,25 m., pouvant même être réduite à la rigueur à 0,15 m., et que représente la fîgure 920. Cet appareil se compose d'un simple corps de pompe, avec clapets d^aspiration et de refoulement, dont le piston est actionné par un excentrique calé sur l'essieu et tournant à bain d'huile dans une boite étanche ; il est suspendu élastiquement au truck par son autre extrémité et pèse seulement 90 kg. Avec les dimensions de

cylindre usuelles (178 mm. de diamètre et 70 mm. de course), il suITit d'ua parcours de 30 m., avec des roues de 0,75 m., pour comprimer dans le réser-

i. JS

voir 9,8 dm* d'air à 2 kg. de pression, ce qui esl en général suflisant pour deux arrêts complets.

Le problème se simplifie lorsqu'on dispose d'un essieu libre. On peut dans ce cas employer l'appareil représenté par la figure 921 et dans lequel la trans- 3 de mouvemenl de l'essieu à la pompe se fait par engrenages coniques;

tous les organes mobiles sont encore enfermés dans une enveloppe étanche; le poids total de l'appareil s'élève à 180 kg., mais il ne porte qu'en partie sur l'essieu et est muni d'autre pari d'une suspension élastique. Ce compresseur peut être employé sur des voilures Taisant Jusqu'à HO lim : h. ; mais, le rapport de réduction des engrenages étant de 1 : 2, le parcours nécessaire pour

Fig. 9ÏI. — Compresseur à commande par engrenages de la Standard Air-Brake Co.

comprimer une même quantité d'air dans le réservoir est double de ce qu'il était avec le type précédent.

Pour les grandes vitesses et les cas où la place fait complètement défaut sur les essieux, la Standard Air-Brake Co. construit des compresseurs électriques séparés, qui oat l'avantage d'assurer le rechargement des réservoirs indépendamment de la marche du véhicule el ne mettent pas le fonctionnement de la pompe à la merci du faussage possible d'un essieu. Ces appareils, qui sont à commande directe, s'établissent pour des puissances variant de 1 à 10 chev., et les plus petits modèles ont des formes assez ramassées pour trouver facilement place pj^, j,,^, ^omp^sseur cUciriquo de k sous l'une des banquettes de la Standard Air-Brake Co.

voiture. La ligure 023 montre le

type de 1 chev,, qui mesure seulement 0,56 m. de longueur sur 0,43 m. de hauteur et 0,33 m. de largeur, et pèse environ 100 k);. L'appareil est complètement enferméj le moteur est construit comme un moteur de traction multipolaire i induit denté et inducteurs cuirassés ; la pompe est à deux cylindres à simple effet; les pistons sont reliés directement par bielles à deux poulies d'excentrique calées sur un arbre en prolongement de l'arbre d'induit et tournant dans une botte étanche partiellement remplie d'huile. A la vitesse

LA TRACTION ÉLECTIUQUE

normale de 600 tours, I Il esl nécessaire d'arrf

moteur consomme S à S cr la compression île l'aii

5 amp. sous 500 TolU'.

dans les réservoir» lors-

ng. 023, — rtégulaleur da la Standard Aii-Bi-«ke Co.

qu'elle atteint une valeur ilélcrmiiK-c. Le compresseur doit donc être complété par lin ri' 2 II lu fi 11- nitr(.innii'|i>p. Ot appareil consisip. ponr les deux

it auloinutique de la Standard Air-Brake Co. e boite divisée en dcu\ parties par ud

premiers types de compresseur, en une ooue aivisee en aeu\ parues par ud diaphragme sur lequel repose un piston à ressort (lig. 'J23); le compartiment

ulilÎBnnt ces compresseurs électriques pour des netioyagÉ des planchers cl des coussins de» Toides collecteurs, etc.

iarérieur communique avec le r

lice R, et, dès que la presdu ressort, le pialoD se

imé se rend derrière le cla-

011 pe lna>nrMl«.

sioD de l'air atteint une limite ré;;lée par la U soulève, découvrant un orifice P par où l'air compri pet d'aspiration du conipresseur,qu'il main- Ueat ouvert d'une fBi;on permanente; le piston du compresseur continue alors à se mouvoir, mai- sans produire aucun clTet utile, jusqu'à ce que la pression dans le réservoir soit tombée à 10 p. 100 environ au'dcssous du maximum fixé; à ce moment le clapet d'aspiration reprend son fonctioanemcnt ordinaire. Dans le compresseur électrique, la ri'gulation se fail à l'aide d'un commutateur aulomalique (flg. 924), qui arrête l'appareil dès que la pression atloinl sa limite supérieure et le remel en marche lorsqu'elle tombe audessous d'un certain minimum en inlercalaul dans le circuit des résistances graduellement décroissantes; en cas d'interruption accidentelle du courant, toutes les résislaaces sont mises automatiquement en circuit. Le moteur n'a pas besoin ainsi de lourner constamment.

Comme précaution addilionnelle, il y a toujours une soupape de si'ireté.

Le nombre des réservoirs varie de 1 à 3 par voiture et est le plus souvenl de 2; il comprend alors un réservoir de faible capacité, qui se charge très rapidement et donne le moyen de faire des arrêts après quelques iustanls de marche du compresseur, et un autre plus grand où l'air ne pénètre qu'une

Fig. 9^5. — Manette de commande des freins et manomètre de la Standard A.ir-Bi-ake Co.

- Coupe d

cylindre ù freins de la Standiird Air-Brake Co.

fois le premier rempU et qui sert de réserve, l.'air est emmagasiné à une pression généralement comprise entre 2 et 3 kg. Chaque arrêt produit une dépression de 0,IH à 0,20 kg. seulement ; les réservoirs contiennent d'ailleurs plusieurs fois la quantité d'air nécessaire pour produire un arrêt complet. Tous les réservoirs sont éprouvés avant d'être livrés à la pression de 10 kg. par centimètre carré.

La mise en communicalion des réservoirs avec le cylindre à TreiDs et l'évacuatioD de l'air conleoit dans c« dernier sont produites par une sorte de robinet à trois Toies, manœuvré p&r le mécaDicien àl'aide d'une lige verLicale et d'une manelte à enclenche ment au-dessus de laquelle est monté un manomètre indiquant à tout moment la pression dans les réservoirs (fig. 933). Pour rendre l'appareil moins bruyant, on fait échapper l'air dans un étouffoir.

La ligure 92G donne la coupe du cylindre à Treius ; le piston est garni de cuirembouti;sa tige est attelée directement sur le levier de serrage et disposée de manière à ne pas ofTrir d'obstacle à la manœuvre du frein à la main en cas d'avarie au moteur mécaui- (jue.

Quand l'automobile remorque des voilures d'attelage, celles-ci sont également munies de cylindres ù freins, dont la tuyauterie est reliée k celle du premier véhicule par des accouplcmcnls convenables.

La ligure 927 représente, par exemple, la disposition du • Standard Air-Brake > sur un train de deux voitures.

FREINAGE DBS VOITURES ÉLECTRIQUES 159

L'équipement complet pour udc automobile coûte à New-York :

Avec le compresseur à commande directe 875 Tr.

— à engrenages 1 400 —

Avec le compresseur électrique, 2 à 3000 fr., suivant la puissance.

On trouve en Amérique plusieurs autres types de freins à air comprimé pour tramways, qui sont plus ou moins analogues à celui que nous venons de décrire et sur lesquels nous croyons, par suite, inutile de nous étendre. Nous signalerons seulement une disposition ingénieuse de compresseur i commande par l'essieu dans laquelle, pour réduire l'usure des pièces mobiles et la

Fip. 92a. — Pompe et régulateur du frein Howe.

consommation de puissance, on arrête automatiquement le mouvement des pistons dès que la pression dans les réservoirs atteint une limite déterminée d'avance. Les compresseurs du • National .\ir-Brake • et du frein Home, par exemple, sont construits de celte façon. La Hgure 928 représente le second de ces appareils. C'est encore une pompe à deux corps et à simple elTet, qui est supportée par des traverses et commandée au moyen d'un double Irain d'engrenages cylindriques. Le pignon du compresseur est fou sur l'arbre à vilebrequin et peut être embraye ou débrayé par un manchon à cames; un ressort maintient normalement l'embrayage en prise; le débrayage est produit par une lige qui porte à son extrcmité un galet agissant sur les cames et qui est commandée par un régulateur automatique. Celui-ci se compose essentiellement d'un cylindre contenant un piston pressé sur une de ses faces par un ressort et communiquant du côté opposé avec le réservoir; dès que la pression dans ce dernier dépasse une limite réglée par la tension du ressort, le piston s'avance et actionne la tige de débrayage. Le même cylindre porte, du côté du ressort de rappel, un orillce communiquant avec le r<

760 LA TUACTION ELECTRIQUE

l'iotermédiaire du robinet de manœuvre des freins; le mourement de la manette qui introduit de l'air comprimé dans les cylindres à freins ouvre en

FREINAGK DES VOITURES ÉLKGTRIQUES 161

même temps cet orifice, et l'air du réservoir se trouve alors agir à la fois sur les deux faces du piston régulateur, qui est rappelé par son ressort el laisse l'embrayage se remettre en prise. La dépense d'air occasionnée par chaque application des freins est ainsi immédiatement récupérée par le fonctionnement de la pompe pendant cette application.

Comme exemple de freins à air spéciaux pour tramways construits en Europe, nous citerons le frein Sotilerin à. air comprimé, qui est employé notamment sur le matériel Mékarski et les automobiles Serpollel de la Compagnie générale des Omnibus. C'est un frein mixte, permettant de freiner directement la locomotive ou l'automobile, tout en assurant, en cas de besoin, le freinage automatique de tout le train. La Tigure 929 en indique le mode de montage sur une automobile; une pompe, non ligurée, mais qui peut être actionnée soit par un excentrique calé sur l'un des essieux, soît par un moteur indépendant, comprime l'air dans un réservoir principal, d'où il se rend, en traversant le robinet du mécanicien, dans deux conduites, l'une aboutissant directe- G ment au cylindre à freins de l'automobile el servant à envoyer de l'air comprimé directement sur le piston commandant les sabots de celle-ci pour produire un serrage permanent dont l'intensité se règle à volonté, l'autre qui s'étend sur toute la Ion- ~~ gueur du iraiu el sert au freinage auto- ^^e- *'30. - Distributeur du frein matique. De celte dernière conduite, l'air "" ^""' est amené sous chaque véhicule par un freins. — r, nfiervoir tuiiiiiirè. ' tuyau d'embranchement à un distributeur (fig. 930) qu'il traverse pour remplir un réservoir auxiliaire ; ce distributeur est réuni d'autre part au cylindre ii freins et sa disposition est telle qu'aussitôt que la pression diminue dans la conduite générale, il permet à l'air da réservoir auxiliaire d'afHuer dans le cylindre pour y faire jouer le piston.

En temps normal, l'air comprimé arrive par l'oridce G dans l'espace compris entre les pistons n et p, et, passant autour des garnitures de ces pistons, se rend par R dans le réservoir auxiliaire, en faisant appliquer le clapet a contre son siège et maintenant le système pi/f soulevé ; le cylindre à freins communique alors avec l'intérieur pare. Lorsqu'une dépression esl produite dans la conduite générale, soît par la manoeuvre du robinet du mécanicien ou du conducteur, soit par la rupture d'un luyau d'accouplement, l'air comprimé du réservoir auxiliaire fait appliquer contre les parois les garnitures des pistons it et p, tandis que /'s'abaisse et que a est soulevé ; le cylindre à freins cesse alors de communiquer avec l'extérieur et reçoit l'air comprimé du réservoir auxiliaire qui passe par le conduit bb cl l'orifice F, ce qui produit un serrage d'intensité proportionnelle à la dépression dans la conduite.

Pour desserrer les freins, le mécanicien manœuvre son robinet de façon à donner de l'air dans la conduite générale : a se ferme el f se soulève pour

LA TRACTION ÉLECTRIQUE i remplis^

laisser échapper dans l'atmosphère l'air qui remplissait le cylindre à Ircins. Le distributeur placé sur l'automobile est conilruit d'une façon un peu difrérenle des autres : la modification consiste dans la fermelure du trou d'échappement e qui permet l'air do cylindre de s'échapper par le petit clapet supéieur /■; l'échappement se fait directement par le robinet de manœuvre. Celui-ci (fig. 931) comporte cinq positions : la première est celle du desserïge, la deuxième celle du repos, après serrage modéré du frein direct, la roisiéme celle du serrage à fond de ce dernier, la quatrième celle du repos' api-ès serrage modéré du frein automatique , et cnlin la cinquième celle du serrage à fond de ce dernier ; la position 3 permet en même temps l'alimentation de la coniluitc du frein aulomalique.

Iluv

i Hui

Freins de chemins de fer éleclriqueit. — Sur les chemins de fer électrique?-, les systèmes de freins automatiques en usage sur les chemins de fer ordinaires, et pour lesquels nous renvoyons aux traités spéciaux, trouvent tout naturellement leur application. La seule différence consiste, comme nous l'avons déjà fait remarquer, dans le mode de commande de la pompe à air. Le plus généralement, cette pompe est actionnée par un moteur électrique spécial avec ou sans engrenages.

Sur les automobiles électriques du New York, New llaven and Hartford R. R. par exemple, on emploie le frein Weslinghouse ordinaire. Le compresseur (lig. 933) est monté sur l'une des plate s- formes et formé d'une pompe verticale à double corps, attaquée directement par un moteur électrique dont la carcasse inductrice prolongée sert de base aux cylindres. Celle pompe, qui débite 1 ,4*0 m' d'air par minute, le comprime dans un réservoir principal, d'où il se rende la conduite générale en traversant le robinet du mécanicien. A la vitesse de 220 tours le moteur absorbe, pourcomprimer rairàS,3 kg.de pression, tm cou*

rant de 16 amp. sous 6(10 volts, soit (3 cliev, environ ; mais la consommalioa moyenne est, bien entendu, très inférieure.

Le fonctionnement du moleur est réglé automatiquement par un appareil consistant essentieltemenl, comme les régulateurs décrits plus haut, en un cylindre contenant un piston équilibi-é, sur lequel agit l'air du réservoir principal et dont la lige porte des contacts servant k interrompre ou à rétablir le circuit électrique ; ce régulateur lonclionne sous des différences de pression de 0,35 à 0,SO kg.

Sur le Metropolitan Elevated B. H. de Cliicago, les voitures sont munies

^ LBi jj

Fig. 933. — Compresseur d'air monté sur un bogie.

de freins à air comprimé directs avec cylindre additionnel de renforcement. L'air est comprimé à la pression de 4,2 kg. par une pompe verticale actionnée par un moteur de 3 chev. environ ; le jeu de cette pompe est encore réglé automatiquement par la pression de l'air des réservoirs et peut aussi être réglé à la main de chaque extrémité de la voiture; l'ensemble du compresseur électrique et du régulateur automatique est placé dans l'une des cabines de manœuvre.

Pour affranchir les voyageurs du bruit désagréable produit par le compresseur, on peut avec avantage monter cet appareil sur le bogie non moleur, quand il y en a un ; U ligure 933 représente un truck où la pompe et le réservoir principal sont ainsi nxcs de chaque côté de la traverse maîtresse. Cette disposition a de plus l'avantage de faciliter les réparations, car il suffit de retirer le bogie de dessous la voiture pour rendre accessibles tous les appareils de compression.

Tous les freins que nous avons cités jusqu'ici sont à air comprimé. L'emploi des freins à vide sur les automobiles ou les locomotives électriques soulève une

dirflcullè, par suite de l'impossibilité d'employer l'éjecteur à vapeur d'un usage si commode sur les locomotives ordinaires. On est obligé d'avoir recours à une pompe: celles que nous avons décrites pourraient être utilisées dans ce but en reavera sant simplement tes clapets; >• comme exemple de pompe à

t vide spéciale pour véhicules "^ électriques, nous citerons l'ap- "^ pareil à commande directe ûi par l'essieu qui a été cousoî truit par la Standard Air-

S Brake Co. pour la locomotive

E électrique d'essai à accumu- S lateurs du Manhattan Ele-

I valed R.R. de New York.

« Celte pompe ((ig. fl3i), qui

« repose d'un côté sur l'essieu ^ intérieur d'un des bogies, est [^ suspendue de l'autre aux en-

S trcloises médianes par l'in- ^ termédiaire de ressorts ; elle

I est en deux moitiés, com- •^ prenant chacune un cylindre

^ et (jui sont boulonnées en- ^ semble autour de l'essieu, sur ■t lequel est calée une poulie

g d'excentrique unique en acier

S coulé.

S Inconvénients destreins J pneumatiques. — ■ Les ■" freins pneumaliques, malg gré leurs avantages, ne ■^ sont pas les plus rationnels pour Jes malériels S électriques. Ils ne sont £ pas, en effet, dans les cas ordinaires, chargés par un moleur spécial comme sur les locomotives à vapeur, mais par un essieu de la voiture : le compresseur électrique est trop coûteux pour être d'un emploi fréquent. La pression s'abaisse donc en proportion de la fréquence du fonctionnement des freins, et, si l'on fait appel à ceux-ci plu-

sieurs fois de suite à des intervalles très rapprochés, ils peuvent se trouver inefficaces. D'autre part, ils entraînent une dépense d'énergie supplémentaire empruntée à la ligne. Ils sont lourds, encombrants et coûteux. Enfin, ils ont le défaut d'amener ordinairement le blocage des roues, d'où résultent une production de « plats » sur celles-ci et une usure des rails, en même temps que des réactions désagréables pour les voyageurs.

Tous les freins à frottement donnent lieu, du reste, pendant l'arrêt à une accélération négative, qui apparaît brusquement au moment de la mise en prise et

têfti,

Temps en ^condes

Fig. 035. — Courbe type de la vitesse en fonction du temps pendant le freinage d'un train de métropolitain américain.

augmente au fur et à mesure que la vitesse décroît, par suite de l'augmentation du coefficient de frottement mis en évidence par la figure 1)12, jusqu'au moment de l'arrêt, où cette accélération cesse brusquement. Il résulte de cette discontinuité, si elle n'est pas adoucie par une manœuvre attentive du frein modérable, la sensation pour les voyageurs de deux chocs successifs en sens contraire, ce qui est très pénible en cas d'arrêt brusque. Il est surtout difficile d'empêcher le calage brusque du frein à la fin du ralentissement : la courbe type de l'arrêt d'un train du Metropolitan Elevated de Chicago (fig. 93S) montre que la variation de vitesse, bien qu'adoucie au début du freinage, donne lieu à un à-coup à la fin ; l'angle net de la ligne de vitesse avec l'axe des abscisses devrait être remplacé par un arc de courbe arrivant tangentiellement à cet axe.

Ces inconvénients peuvent être évités plus sûrement par l'emploi des freins électriques dont nous allons parler maintenant et dont la modération est absolument automatique.

Freins électriques. — Il Ai«jt naturel sur des voitures mues par l'électricité de demande^ môïï^® agent, de préférence à tout autre, la puissance nécessa* ^«r le freinage : la traction élec-

trique a donc attiré de nouveau l'attention des ingénieurs sur les freins électriques, un peu oubliés depuis l'invention du frein Achard, et un grand nombre de dispositifs ont été imaginés, parmi lesquels nous citerons seulement les principaux, qui s'appliquent plus spécialement aux tramways, les chemins de fer élant tous aujourd'hui munis de freins à air.

Ils peuvent se classer en trois catégories :

Les freins à entraînement, où l'électricité n'intervient que pour déterminer le serrage des freins par une force étrangère empruntée à la force vive de la voilure ;

Les freins-dynamos constitués par les moteurs mêmes de la voiture, employés soit pour caler les roues, soit pour transformer la force vive en chaleur ;

Les freins électro-magnétiques, dans lesquels un frottement est produit par un électro-aimant de forme convenable.

Nous allons examiner successivement ces divers appareils.

i'* Freina à entraînement, — Les premiers ont été imaginés à une époque où Ton ne connaissait pas le moyen de produire par l'emploi direct d'un courant des efforts assez intenses pour le freinage. Le premier et le plus connu est le frein Achard, qui a valu à son inventeur le prix Montyon en 1865 et a servi de protolype à de nombreux appareils analogues et moins parfaits (Masui, Parck, Waldumer, etc.) ; il a été perfectionné dans des essais successifs exécutés sur les chemins de fer de l'Etat belge, de l'Est, du Nord et de l'État français*.

Sous sa forme défiDÎtive, représentée par la figure 936, il se compose d'un électro-aimant droit A A, dont le no3'au central porte une bobine évidée en son milieu el aboutit à deux pôles circulaires fortement saillants m, n. Cetélectro est suspendu comme un pendule par deux étriers A, h en face de Tessieu d du véhicule. La partie centrale évidée sert de treuil à une chaîne qui commande les leviers du frein en passant sur deux poulies de renvoi indépendantes des bielles de suspension. Un seul électro peut ainsi actionner par chaînes tous les sabots d'une voiture.

Lorsque aucun courant ne passe, les freins sont desserrés et Télectro A est

* On trouvera un intéressant compte rendu de ces essais dans les articles de MM. E. Sartiaux et Weissenbruch dans le Bulletin delà CommissioJi du Congrès inlei*national des Ckemins de fer.

immobile. Quand le mécanicien envoie le couranl, l'électro étant magnétisé, SC3 deux pièces polaires m, ii viennent se coller contre l'essieu, en formant une poulie aimantée qui se trouve entraînée par celui-ci ; la cliainc s'enroule autour du noyau et serre les freins avec une force limitée par le glissement de l'essieu sur l'électro ; ce glissement est ré- glé par l'intensité du courant, et le mécanicien peut ainsi modérer le serrage à l'aide d'un rhéoslal pnrcotii-u par ce courant.

Un train muni du frein Acliard a circulé pendant quatre ans sans aucune ' 1 interruption ni avarie entre Tours et •§ les Sables d'Olonnc, et les résultats ont « été des plus satisfaisants; il eût été J adopté sur le réseau de l'Etat, si les S, compagnies voisines n'eussent pas déjà ^ adopté les freins à air.

Ce frein n'a jamais reçu aucune application sur les tramways, et l'on peut s'en étonner' parce qu'il est simple, robuste et peu dispendieux ; d'ailleurs, vn dispositif analogue de frein à entraînement a été employé avec succès en Amérique par M. Sperry, concurremment avec son frein électromagnétique direct dont nous parlons plus loin. Dans le système Âchard, les éieclros étaient alimentés par une batterie ou une dynamo spéciale ; dans le système Sperry, le courant est emprunté aux moteurs mêmes de la voiture, qu'on fait fonctionner en générateurs après avoir rompu leur connexion avec la ligne ; ce

dernier dispositif est le plus

' Sur les voitures automobiles, i

simple ; on ne doit pas songer, d'ailleurs, à demander au réseau le courant nécessaire au freinage, car on s'exposerait à des accidents en cas de déraillement du trôlet ou d'une interruption quelconque du courant. Enfin, on a modifié le frein Achard de façon à en rendre le fonctionnement automatique en cas de rupture d*attelage : le courant envoyé par le mécanicien a alors pour effet de maintenir ouverts des relais, qui, lorsqu'ils se ferment, mettent les électros en circuit avec des batteries locales disposées sur chaque véhicule.

Le frein Achard serait 4'un emploi tout indiqué sur les voitures d'attelage, à cause de la faible dépense d'installation et du fonctionnement très sûr de cet appareil. Sur les automobiles, on peut préférer les suivants.

2° Freins-dynamos. — Le système des freins-dynamos , peu

Fig. 937. — Système de freinage électrique à fonctionnement automatique

Siemens et Halske.

employé à cause de sa complication, consiste dans l'emploi de petits moteurs électriques commandés par un circuit spécial et qui serrent ou desserrent les sabots de frein. En les disposant de façon convenable, on peut rendre le serrage automatique en cas d'une rupture d attelage ou de courant.

de moteurs, tels que le moteur Walker, qui embrassent complètement l'essieu ; avec les autres types ou pour les voitures remorquées, il est extrêmement facile à adapter à un matériel existant.

Gomme exemple bien étudié de ce système, nous citerons un dispositif de Siemens et Halske breveté en 189^ et qui complète le système de régulation simultanée de toutes les voitures d'un train décrit plus haut (p. 260).

Ghaque voiture comprend (Gg. 937), en outre de son moteur principal TC, une petite dynamo M alimentée par un fil Y disposé tout le long du train et recevant le courant par la première voiture, avec retour par les rails. Gette dynamo, lorsqu'elle est parcouriie par le courant, desserre les freins retenus par un ressort antagoniste non représenté jusqu'à ce que les deux forces se fassent équilibre; en cas de rupture d'altelage, les voitures qui restent en arrière étant privées du courant du fil V, les freins ne sont plus retenus par la dynamo et se serrent sous l'action du ressort. Le courant de la dynamo est réglé par un rhéostat Ab. Chaque voiture, pouvant être éventuellement véhicule de tête, est munie sur chaque plate-forme d'un rhéostat semblable et d'un interrupteur U. On ne ferme que l'interrupteur de la plate-forme sur laquelle se trouve le mécanicien, de façon qu'un voyageur ne puisse produire d'effet fâcheux en manœuvrant un des rhéostats non utilisés.

Les tringles J qui courent le long du train servent à la manœuvre du régulateur de vitesse (p. 260).

Ge système ingénieux ne parait pas avoir reçu d'applications pratiques. Nous n'y insisterons donc pas davantage.

30 Freinage par les moteurs. — Le freinage par les moteurs peut se faire par deux méthodes distinctes : Tinversion de marche et la mise en court-circuit.

Nous avons indiqué plus haut (p. 180) les procédés à employer, à propos de la régulation des moteurs dont c'est en réalité une combinaison accessoire, et nous n*y reviendrons pas. Mais il est bon d'examiner ici les résultats qu'on peut attendre de ces procédés au point de vue de Tarrêt des voitures comparativement aux systèmes précédents.

a. Inversion de marche, — Si Ton intervertit le sens de rotation des moteurs de faron à leur faire exercer leur effort en sens opposé au mouvement, comme dans la marche à contre-vapeur pour les locomotives, et si Teffort à la jante des roues reste inférieur à l'adhérence, il y a production d'un travail négatif qui absorbe la force vive; si l'effort dépasse l'adhérence, les roues se mettent à patiner en tournant en sens inverse.

Appelons encore a le coefficient d'adhérence, /* le coefficient de frottement pendant le patinage, F l'effort à la jante des roues exerce par les moteurs ; la puissance vive retirée à la voiture p«r uu ps^'COurs e sera

Fae, s'il n'y a pas pati^^ F/e, s'il y a patinage. B^'

TRACTIOR ÉLECrniQUE. — T. U. 49

Dans ce dernier cas, la circonférence e' décrite par un point de la roue pendant le même temps sera plus grande que e; le moteur fournira donc un travail supplémentaire

mais ce travail, emprunté entièrement au courant électrique, ne contribuera en rien au freinage.

L'eCFet de l'inversion de marche ne saurait donc jamais, comme Font prétendu certains auteurs, être supérieur à celui des freins ordinaires, lersque ceux-ci ont une puissance suffisante pour amener le calage des roues ; on a vu, du reste, plus haut (p. 181) les inconvénients qui doivent faire interdire l'emploi de ce mode de freinage aussi brutal pour les moteurs que dangereux pour les voyageurs.

b. .\fise en court-circuit, — Les moteurs sont mis hors circuit par rapport à la ligne, puis fermés sur eux-mêmes, avec intercalation de résistances extérieures, s'il y a lieu ; ils fonctionnent alors comme des dynamos génératrices sous Faction des engrenages actionnés par l'essieu, en empruntant à la force vive de la voiture un travail qui se transforme en chaleur dans le moteur et la résistance.

L'expérience montre qu'on peut obtenir par ce moyen un effort résistant aussi puissant qu'on le désire et utiliser complètement l'adhérence jusqu'à la limite. S'il y a patinage, il ne saurait être d'ailleurs que partiel, car la réduction de vitesse du moteur qui en est la conséquence entraine une réduction du courant et par suite de TelTort résistant appliqué à la jante, et cet effort tomberait à zéro s'il y avait patinage complet. Il y a donc une sorte de limitation automatique de l'effet du frein, qu'on peut achever de rendre parfaite en intercalant des résistances convenables dans le circuit; on peut réduire celles-ci au fur et à mesure que la vitesse se ralentit, de façon à maintenir un courant aussi élevé que possible ; ce genre de frein a donc un rendement très élevé et évite en tout cas la production de plats sur les roues.

Ce mode de freinage ne s'applique qu'aux moteurs à courant continu, les autres ne pouvant s'exciter eux-mêmes; il convient mal aux moteurs shunt (à excitation non séparée), par suite du risque qu'ils courent de se désamorcer si Ton réduit trop la résistance en circuit avec l'induit.

Les conditions du freinage par les moteurs en régime permanent (ce qui en constitue l'emploi le plus précieux sur les lignes à longues pentes) peuvent s'étudier avec précision par une méthode toute semblable à celle que nous avons indiquée plus haut (p. 179) pour l'étude de la récupération. Soit, par exemple, une voiture de 7 t. équipée avec un moteur série défini parles courbes de vitesse

FREINAGE DES VOITUKES ÉLECTRIQUES 771

et d'effort âe la page 88, que nous reproduisons ici ((ig. 938). La courbe en pointillé iodique pour chaque valeur du courant l'effort effectif produit à la jante des roues par la dynamo Tonctionoant comme moteur h 500 volts. L'effort théorique, c'est-à-dire celui que donnerait un moteur saas pertes dans le fer -ni frottements, est représeotè par la droite passant p&r l'origine

U étant e;(primé en volts (500), I en ampères, V en kilomètres à l'heure et F en kilogrammes. La différence entre les ordonnées de cette droite théorique et celles