SPECIFICATION TECHNIQUE

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1 SOCIETE NATIONALE DES CHEMINS DE FER BELGES SPECIFICATION TECHNIQUE B -12 FOURNITURE DE GARNITURES DE FREIN POUR LE FREIN A DISQUE DU MATERIEL EDITION : 04/2004

2 Index 1. INTRODUCTION QUALIFICATION Préambule La procédure de qualification Q SNCB Le candidat fournisseur Etapes successives en vue de la qualification technique Essais de qualification Frais Retrait de la qualification Durée de la qualification CONTROLES ET ESSAIS ASSURANCE QUALITE Documents qualité Audit qualité Surveillance de la qualité LIVRAISON, CONDITIONNEMENT ET MARQUAGE GARANTIE... 7 ANNEXE : les programmes d'essais M6 et HLE Voitures M6 parcours à emprunter pour des simulations sur banc d'essai... 8 Locomotive 13 parcours à emprunter pour des simulations sur banc d'essai Page 2 de 11

3 1. INTRODUCTION A la SNCB, il est utilisé des garnitures de frein, dénommées également semelles de frein, pour le frein à disque : du matériel TMST et PBKA ; des automotrices AM62 à 70 ; des automotrices AM73 à 79 ; des automotrices AM et des AM96 ; des automotrices AM ; des autorails AR41 ; des voitures I5 (T27), I6, Dms, I10, I11, T2, M4, M5 et M6 ; de la locomotive HLE13. La présente spécification technique n'est pas applicable au matériel TMST et PBKA. Les essieux moteurs des automotrices AM62 à 96 sont équipés de disques de frein R820 fixés sur le centre de roue. Les essieux porteurs sont équipés de disques de frein Ø 690 ou 700 mm calés sur l essieu. Il s'agit de disques de frein en fonte grise. Il existe toutefois aussi des disques de frein en fonte nodulaire ou en acier moulé. Les voitures et les automotrices sont équipées de disques de frein Ø 590 mm, Ø 610 mm et Ø 640 mm calés sur l essieu. Il s'agit de disques de frein en fonte grise. Il existe toutefois aussi des disques de frein Ø 590 mm en acier moulé. La locomotive HLE13 est équipée de disques de frein R920 fixés sur la toile de la roue. Il s'agit d'un disque de frein en fonte nodulaire. 2. QUALIFICATION 2.1. Préambule Les exigences propres à l'exploitation belge (arrêts fréquents, remplacement simultané de garnitures de frein par AM, périodicité des visites approfondies) et les caractéristiques du matériel (faible largeur de bande du coefficient de frottement, usure creuse/bombée des disques de frein jusqu'à 4 mm) font qu'une homologation UIC ne suffit pas La procédure de qualification Q SNCB La procédure de qualification Q SNCB est d'application Tous les documents doivent être envoyés au service Achats. Page 3 de 11

4 2.3. Le candidat fournisseur Le candidat fournisseur doit montrer qu'il dispose : des moyens en vue de développer et fabriquer des garnitures de frein pour le matériel ; des moyens pour résoudre des problèmes qui se posent en cours d'utilisation. C'est pourquoi il doit disposer des connaissances et des moyens requis pour pouvoir exécuter : des essais physiques et chimiques ; un stand d'essai avec un banc d'essai à l'échelle 1/1 possédant un équipement de thermographie. Le candidat fournisseur doit présenter une liste de références. Dans cette liste, il donnera une énumération du type de matériel roulant ainsi que de l'ampleur et de la période de fourniture des garnitures de frein pour frein à disque à qualifier. Le candidat fournisseur soumet les résultats des essais de qualification UIC, tant pour les essais sur un banc d'essai agréé par l'uic que pour les essais en service. Le candidat fournisseur fournit les dessins de la garniture de frein. Sur ces dessins se trouvent reproduits la forme et les dimensions des rainures dans la garniture de frein et de la queue d aronde. Le candidat fournisseur produit un plan qualité pour lequel il indique notamment où et comment les essais se dérouleront en vue de la réception des garnitures de frein. Un contrôle du coefficient de frottement sur un banc d'essai 1/10 suivant ORE B126 RP10 est obligatoire. La fiche de données de sécurité et la fiche technique seront transmises à la Direction Opération Achat et au service staff de Sécurité et Environnement : SE 02 section 10, rue de France 85, 1060 Bruxelles. La composition confidentielle sera transmise à la médecine du travail, CPS section 10, rue de France 97, 1070 Bruxelles Etapes successives en vue de la qualification technique 1. Le candidat fournisseur soumet un dossier reprenant les éléments ci-dessus. 2. Si la SNCB décide d'organiser des essais sur la ligne, le candidat fournisseur fournit 35 paires de semelles de frein S = 200 cm², épaisseur 24 mm et cote c = 7,5 mm. 3. La SNCB procède à des essais de prestation de frein rodés à 0 % et à des essais de prestation de frein rodés 100 % à sec et 100 % mouillé sur une automotrice électrique. 4. Si les résultats des essais sont corrects, le candidat fournisseur est prié de réaliser le programme d'essai M6 et HLE 13 sur un banc d'essai 1/1 (voir annexe). 5. A l issue de l examen des résultats des essais de prestation de frein sur la ligne et des programmes d'essai M6 et HLE 13, la SNCB décide ou non de procéder à des essais en service. Trois automotrices sont alors équipées afin de contrôler le comportement en service, la durée utile et l agressivité des garnitures de frein. 6. La SNCB procède à une commande d essai. Page 4 de 11

5 2.5. Essais de qualification Il est mis fin aux essais de qualification : 1. lorsqu il apparaît que les prestations de freinage du matériel ne rencontrent pas : les prescriptions du Règlement Général Utilisation Infrastructure Ferroviaire (RGUIF) ; les prescriptions de l'uic ou l'état actuel de la technique. 2. lorsque la durée utile de la garniture de frein d'une épaisseur de 24 mm utilisée pour les automotrices destinées à des trains omnibus ne permet pas de surmonter la période entre 2 visites approfondies. 3. lorsque les garnitures de frein occasionnent des points chauds ou lorsque les garnitures de frein provoquent une usure des disques de frein supérieure à l usure constatée par l utilisation des garnitures actuelles Frais Le candidat fournisseur prend à sa charge les frais des essais dans ses installations. Il fournit gratuitement 35 paires de garnitures de frein S = 200 cm², épaisseur 24 mm et cote c = 7,5 mm pour les essais de prestation de frein Retrait de la qualification La qualification est retirée si : il est mis fin à l'homologation UIC ; les caractéristiques (p. ex. : les prestations de freinage, la durée utile, l usure) s écartent du produit original ; des dispositions légales n autorisent plus l'utilisation du type de garniture de frein pour frein à disque ; des garnitures de frein doivent régulièrement être réformées ou soumises à une nouvelle réception Durée de la qualification La qualification est valable pour 12 ans et peut être prolongée pour 6 ans si la garniture de frein a prouvé sa bonne tenue en service et si sa technologie (matériau, fixations, ) n est pas dépassée. Page 5 de 11

6 3. CONTROLES ET ESSAIS Chaque lot doit faire l'objet d'un contrôle systématique : Au minimum doivent être contrôlées les caractéristiques suivantes : - caractéristiques géométriques : dimensions (longueur, épaisseur, + gabarit passe/passe pas sur la queue d'aronde) - caractéristiques intrinsèques : densité, dureté (cf Fiche UIC 541-3, p39) - caractéristiques fonctionnelles : coefficient de frottement, usure (programme ORE B 126/RP10 annexe 4 fig 1). Les valeurs limites du coefficient de frottement seront déterminées par la SNCB. 4. ASSURANCE QUALITE 4.1. Documents qualité Dans le cadre de la procédure de qualification, le fournisseur doit rédiger un plan qualité à remettre à la SNCB pour approbation. Ce plan qualité doit au minimum traiter les points suivants : 1. Le domaine d'application; 2. La traçabilité du produit fabriqué; 3. L'organisation de la qualité et les responsabilités; 4. Les documents qualité qui sont d'application dont le plan de contrôle; 5. L'inventaire de l'équipement utilisé; 6. Le flow-chart de la fabrication avec les contrôles et essais; 7. La description des moyens de contrôle utilisés; 8. Les prescriptions pour l'emballage, le stockage et documents d'accompagnement. Le plan qualité comportera un plan de contrôle des produits en cours de production. Ce plan de contrôle précisera : - le plan d'échantillonnage retenu, qui, pour les caractéristiques dimensionnelles doit être conforme au document "Application de la MIL STD.105E - Plan d'échantillonnage"; - les conditions d'acceptation et de rejet de la production; - l'appareillage, la méthode de mesure et d'exploitation des résultats. Les résultats des contrôles seront consignés sur des documents de contrôle. Ces documents établis par le fabricant seront préalablement approuvés par la SNCB. Ils reprendront entre autre le lot concerné, la date du prélèvement, l'identification des machines ayant servi à la fabrication, aux contrôles et essais ainsi que le(s) nom(s) de(s) personne(s) qui a (ont) procédé aux essais. Systématiquement, un protocole reprennant les résultats obtenus lors des contrôles effectués ainsi qu'un certificat de conformité seront transmis à AC 043 lors de chaque fourniture de semelles de frein. Page 6 de 11

7 4.2. Audit qualité Dans le cas où le fournisseur ne disposerait pas d'un certificat prouvant que son système qualité est conforme aux exigences de l'iso 9001 (2000), la SNCB procédera à une visite d'évaluation du système qualité du fabricant Surveillance de la qualité A tout moment, la SNCB peut surveiller et vérifier les opérations de fabrication effectuées par le fabricant. 5. LIVRAISON, CONDITIONNEMENT ET MARQUAGE Les garnitures doivent être expédiées dans des boîtes en carton fixées sur une europalette. Les boîtes sont pourvues sur leurs deux longs côtés d une étiquette d environ 50 cm sur 30 cm, sur laquelle sont mentionnés le numéro de nomenclature SNCB, le numéro de commande, la date de fourniture et la quantité. 6. GARANTIE La garantie est de 2 ans. Page 7 de 11

8 ANNEXE : les programmes d'essais M6 et HLE13 Voitures M6 parcours à emprunter pour des simulations sur banc d'essai a) Ostende Welkenraedt à la vitesse de 160 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Bruges, Gand, Bruxelles-Midi, Bruxelles-Central, Bruxelles-Nord, Louvain et Liège- Guillemins via LGV 2 et avec un arrêt imprévu accompagné d'un freinage d'urgence à la BK. 76 sur la LGV 2. b) Welkenraedt Liège-Guillemins à une vitesse de 160 km/h avec la descente de Chênée présentant une déclivité de 20 et une dénivellation de 225 m, suivi d'un arrêt imprévu avec freinage d'urgence au pied de la côte. c) Réservé d) Ciney Namur à la vitesse de 130 km/h avec des arrêts de 30 secondes à Natoye (BK ) ), Florée (BK ), Assesse (BK ), Courrière (BK ), Sart- Bernard (BK ), Naninne (BK ), Dave-St-Martin (BK ), Jambes Est (BK ) et Namur. e) Ostende Bruxelles-Midi à la vitesse de 160 km/h avec des arrêts de 30 secondes à Oostkamp, Beernem, Maria Aalter, Aalter, Bellem, Hansbeke, Landegem et Drongen et des arrêts de 60 secondes à Bruges et à Gand f) Gand Bruxelles-Nord à la vitesse de 120 km/h avec des arrêts de 30 secondes à Merelbeke, Melle, Wetteren, Schellebelle, Serskamp, Lede, Alost, Erembodegem, Denderleeuw, Liederkerke, Essene Lombeek, Ternat, St Martens Bodegem, Dilbeek, Grand-Bigard, Berchem St Agathe et Jette Les arrêts ordinaires s'accompagnent d'une chute de pression de 1 bar dans la CFA, c à d de 2/3 de la pression maximale du cylindre de frein, qui correspond à la charge. Lors des freinages d'urgence, la CFA est complètement vidée et la voiture est freinée sous la pression maximale du cylindre de frein, qui correspond à la charge. Pour les parcours b), d) et e), les voitures sont en charge exceptionnelle et l'essai a pour but de contrôler la charge thermique. Pour les parcours a), e) et f), les voitures sont à charge normale et l'essai a pour but d estimer la durée de vie des garnitures de frein ainsi que leur agressivité par rapport aux disques de frein. Page 8 de 11

9 Les caractéristiques de la rame sont : Locomotive et voitures : Masse locomotive : 84 tonnes. Masse locomotive freinée : 56 tonnes. Puissance locomotive : 5 MW Masse voiture à charge normale : 63,4 tonnes. Masse voiture en charge exceptionnelle : 72 tonnes. Pourcentage de freinage : 150 % mais limité à une masse freinée de 98 tonnes-frein Les 4 essieux sont équipés chacun de 3 disques de frein Ø 640 x 110 en fonte grise La force Fb sur les garnitures de frein s'élève à : voiture en charge normale et chute de pression de 1 bar dans la CFA : 20 kn par disque de frein voiture en charge normale et freinage d'urgence : 32,5 kn par disque de frein voiture en charge exceptionnelle et chute de pression de 1 bar dans la CFA 24 kn par disque de frein voiture en charge exceptionnelle et freinage d'urgence : 38 kn par disque de frein Page 9 de 11

10 Locomotive 13 parcours à emprunter pour des simulations sur banc d'essai Exploitation exceptionnelle (frein dynamique hors service) La locomotive remorque un train de voyageurs (masse 300 tonnes/masse freinée 350 tonnes) a) Arlon Namur à la vitesse de 140 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Marbehan, Libramont, Jemelle, Marloie, Ciney et aux BK 76 et 69 et suivi d un arrêt imprévu avec freinage d urgence à Namur (BK 61.5) b) Ostende Aix-la-Chapelle à la vitesse de 200 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Bruges, Gand, Bruxelles-Midi, Bruxelles-Central, Bruxelles-Nord, Louvain et Liège- Guillemins via LGV 2 et avec un arrêt imprévu accompagné d'un freinage d'urgence à la BK 76 sur la LGV 2. c) Welkenraedt Liège-Guillemins à une vitesse de 160 km/h avec la descente de Chênée présentant une déclivité de 20 et une dénivellation de 225 m, suivi d'un arrêt imprévu avec freinage d'urgence au pied de la côte. Locomotive seule d) Arlon Namur à une vitesse de 120 km/h avec des arrêts de 60 secondes aux BK 76 et 69 et suivi d'un arrêt imprévu avec freinage d'urgence à Namur (BK 61.5) e) Welkenraedt Liège-Guillemins à une vitesse de 120 km/h avec la descente de Chênée présentant une déclivité de 20 et une dénivellation de 225 m, suivi d'un arrêt imprévu avec freinage d'urgence au pied de la côte. Locomotive signalée ci-dessus comme véhicule dans type train de voyageurs f) Arlon Namur à la vitesse de 140 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Marbehan, Libramont, Jemelle, Marloie, Ciney et aux BK 76 et 69 et suivi d un arrêt imprévu avec freinage d urgence à Namur (BK 61.5) Exploitation normale. La locomotive remorque un train de voyageurs (masse 300 tonnes/masse freinée 350 tonnes). Le frein dynamique est en service g) Arlon Namur et retour à la vitesse de 140 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Marbehan, Libramont, Jemelle, Marloie et Ciney h) Ostende Aix-la-Chapelle et retour à la vitesse de 200 km/h avec des arrêts de 60 secondes à Bruges, Gand, Bruxelles-Midi, Bruxelles-Central, Bruxelles-Nord, Louvain et Liège-Guillemins via LGV 2 et avec un arrêt imprévu accompagné d'un freinage d'urgence à la BK 76 direction Liège. Page 10 de 11

11 L'exploitation exceptionnelle de la locomotive ne peut pas provoquer d'avarie au frein à disque (disques de frein + garnitures de frein). Il doit être contrôlé à l'aide de la thermographie la présence de prétendus hot spots. La durée de vie des garnitures de frein et l'usure des disques de frein sont estimées à raison d'un nombre égal de trajets Arlon Namur et retour et Ostende - Aix-la-Chapelle sur km. A cet égard, il est supposé que le frein dynamique de la locomotive est hors service pendant 10 % des parcours et en service pendant 90 % des parcours. Caractéristiques de la locomotive : Masse 90 tonnes Coefficient masses en rotation : 1,125 Le bloc de frein ajouté fournit 10 % du travail de freinage Diamètre moyen de roues : 1125 mm Rayon de frottement disque de frein : 384 mm Garnitures de frein UIC 2 x 200 cm² Puissance max. frein dynamique : 2,7 MW La puissance max. à la jante du frein dynamique (EDmax) s'élève à 105 kn La puissance max. à la jante du frein dynamique lors d'une chute de pression de 1 bar dans la CFA s'élève à 70 kn. La puissance réalisée à la jante du frein dynamique est celui qui tient compte de ce qui suit : l'importance de la demande (EDsoll) la puissance limitée du frein dynamique la disparition du frein dynamique sous les 30 km/h la disparition du frein dynamique pendant un freinage d'urgence La puissance sur les garnitures de frein s'élève à : Fb = Fbmax * (EDsoll EDist)/EDmax avec Fbmax aussi longtemps que v > 160 km/h : 36 kn par disque de frein Fbmax dès que v < ou = 160 km/h : 55 kn par disque de frein Page 11 de 11