Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage - Référentiels EPSF Document technique
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Référentiels EPSF
Document technique
Exigences de sûreté concernant la
conception des systèmes de freinage
Matériel
SAM F 015
Applicable sur : réseau ferré national
Édition du : 16/11/2007
Version n° 01
Applicable à partir du : immédiatementExigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
Sommaire
1 OBJET..............................................................................................................1
2 DOMAINE D’APPLICATION ..................................................................................1
3 RÉFÉRENCES DOCUMENTAIRES - NORMES..........................................................1
4 ABRÉVIATIONS..................................................................................................2
5 ARCHITECTURE ET DÉFINITIONS .........................................................................2
5.1 Description fonctionnelle du système.........................................................................2
5.2 Principales fonctions du système de freinage............................................................5
5.3 Utilisation du système de freinage .............................................................................5
6 EXIGENCES TECHNIQUES ET FONCTIONNELLES ...................................................6
6.1 Environnement du système ........................................................................................6
6.2 Exigences générales pour tout matériel roulant.........................................................6
6.3 Exigences pour les automoteurs ................................................................................7
6.4 Exigences pour les locomotives .................................................................................8
6.5 Exigences pour les voitures........................................................................................8
6.6 Exigences pour les wagons........................................................................................8
7 EXIGENCES DE SÛRETÉ DE FONCTIONNEMENT .....................................................9
7.1 Définitions ...................................................................................................................9
7.1.1 Profil de mission.....................................................................................................9
7.1.2 Classes de gravité ...............................................................................................10
7.1.3 Classes d’occurrence ..........................................................................................10
7.1.4 Grille de criticité de référence ..............................................................................11
7.2 Exigences de sécurité ..............................................................................................11
7.2.1 Moyens de démonstration ...................................................................................12
7.2.2 Exigences de sécurité..........................................................................................13
7.3 Exigences de disponibilité ........................................................................................17
7.3.1 Définition des types de défauts............................................................................17
7.3.2 Autres exigences .................................................................................................17
7.4 Exigences de testabilité............................................................................................18
Version 01 du 16 novembre 2007 Page IIIExigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
1 Objet
Ce document décrit les dispositions de sécurité, de fiabilité, de disponibilité et de testabilité
relatives aux systèmes de freinage des matériels roulants ferroviaires que l’EPSF juge
nécessaires pour respecter les exigences réglementaires en ce domaine.
2 Domaine d’application
Ces spécifications s’appliquent à tout le matériel roulant (hors Tram-Train).
3 Références documentaires - Normes
• EN 50126 : Applications ferroviaires - Spécification et démonstration de la fiabilité, de
la disponibilité, de la maintenabilité et de la sécurité (FDMS) ;
• EN 15179 : Applications ferroviaires - Freinage - Exigences concernant le système de
freinage des voitures à voyageurs ;
• NF F 01-305 : Matériel roulant ferroviaire. Fiabilité, notions de maintenabilité et de
disponibilité ;
• NF F 01-510 : Matériel roulant ferroviaire. Conditions d’environnement subies ou gé-
nérées par les appareillages ou organes embarqués ;
• Fiche UIC 540 ;
• Fiche UIC 541-03 ;
• SAM F 004 : Action des automatismes de freinage ;
• SAM F 005 : Performances de freinage d’arrêt et de ralentissement - Lignes équipées
de signalisation latérale classique ;
• SAM F 006 : Freins dynamiques : exigences techniques et conditions d’utilisation du
frein ;
• SAM F 007 : Performances des freins d’immobilisation ;
• SAM F 009 : Sollicitation de l’adhérence en freinage ;
• SAM F 017 : Consistance du dossier technique et des essais de validation ;
• SAM F 018 : Performance de freinage d’arrêt et de ralentissement - Lignes équipées
de signalisation en cabine ;
• SAM F 101 : Freins à courants de Foucault ;
• SAM F 102 : Freins magnétiques ;
• SAM F 301 : Organes de commande du frein en cabine ;
• SAM S 501 : Asservissement Traction/Freinage ;
• SAM S 502 : Asservissement d’urgence ;
• SAM S 901 : Dispositif de sablage.
Version 01 du 16 novembre 2007 Page 1Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage SAM F 015 4 Abréviations Auto. : Automatismes de conduite (VACMA, Contrôles de vitesse, etc.) ; CCC : Commande Centrale de Conduite ; CG : Conduite Générale ; CME : Charge Maximale d’Exploitation (voir définition dans la SAM F 005) ; CN : Charge Normale (voir définition dans la SAM F 005) ; CT : Commande Train ; DAMS : Distance d’Arrêt en freinage Maximal de Service ; EFAS : Essai de Frein à Agent Seul ; FEP : Frein Electropneumatique ; FS : Freinage de Service ; FU : Freinage d’Urgence ; SAM : Spécification d’Admission du Matériel ; SSL F : Sous-système Local de Freinage ; SSL T : Sous-Système local de traction ; UIC : Union Internationale des Chemins de fer ; UM : Unité Multiple ; US : Unité Simple ; VACMA : Veille Automatique avec Contrôle de Maintien d’Appui ; SCC : Signalements Contrôles Centraux pour la Conduite ; ACC : Autres Commandes Centrales de freinage ; VOM : Vide en Ordre de Marche (voir définition dans la SAM F 005). 5 Architecture et définitions 5.1 Description fonctionnelle du système Pour permettre d’engager l’examen de la conformité vis-à-vis des événements redoutés, le dossier technique d’admission remis devra impérativement inclure une description fonctionnelle du système de freinage permettant de faire apparaître les sous-systèmes de freinage, et les liens entre eux ainsi qu’avec les autres systèmes (voir SAM F 017). Cette description devra se calquer le plus possible sur l’architecture décrite ci-après. Le système de freinage, représenté dans son principe par la figure n°1, se divise en plusieurs sous-systèmes : La commande centrale de conduite (CCC) du frein de service, d’urgence et d’immobilisation à disposition du conducteur et des automatismes de conduite (Contrôle de vitesse…). Les signalements et contrôles centraux pour la conduite (SCC) : les lampes de signalisation d’état (exemple, frein en surcharge), les manomètres éventuels, les écrans de conduite, les signalements de défauts… Les autres commandes centrales de freinage (ACC) (non représentés sur fig.1) : ces com- mandes dans le train peuvent actionner le frein comme par exemple : Page 2 Version 01 du Erreur ! Source du renvoi introuvable.
Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
• des déclencheurs commandés par des surveillances ;
• des signaux d’alarme à disposition des voyageurs.
La commande train (CT) dont le rôle est d’acheminer :
• la commande du freinage d’urgence ;
• la commande du freinage de service ;
• éventuellement, la commande du freinage d’immobilisation ;
• éventuellement, l’énergie de freinage (lorsque celle-ci n’est pas produite sur le
véhicule lui-même), et les informations de contrôle et de signalement du système de
freinage (non représentées sur fig.1) entre les commandes locales et la commande
centrale.
Des sous-systèmes locaux de freinage (SSLF) en général sous la dépendance de la CT,
chargés de réaliser la commande et le contrôle en local et de générer l’effort de retenue. Ils
forment la plus petite entité indépendante par véhicule, par bogie ou par essieu.
Des sous-systèmes locaux de traction en interface avec le système de freinage (SSLT)
chargés de réaliser le contrôle et la commande locaux de la traction (exécution exclue). Ils
forment la plus petite entité indépendante de commande de la chaîne de traction par véhi-
cule, par bogie ou par essieu.
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SAM F 015
Architecture type d’un système de freinage
Agent
Automatismes de de
conduite Conduite
Commande Commande Signalements Commande Centrale
FU manuelle et FS manuelle et Contrôles Centraux
automatique automatique pour la Conduite
Traction Fourniture
(SSLT) d’énergie
Commande train
signalements
Signalements
isolement Commande Réserve
/ contrôle d’énergie Commande
Information local Réserve / contrôle isolement
Charge, V… d’énergie local Charge, Vitesse, …
Traction Freins Freins à
(SSLT) dynamiques frottement Freins à frottement
Gestion de Gestion de
Sous-systèmes l’adhérence l’adhérence
locaux de freinage
(SSLF)
Efforts de retenue Efforts de retenue
essieux moteurs essieux porteurs
Figure 1
Page 4 Version 01 du Erreur ! Source du renvoi introuvable.Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
5.2 Principales fonctions du système de freinage
Le système de freinage par principe comprend plusieurs fonctions dont les principales, pour
l’étude de sûreté de fonctionnement, sont définies ci-dessous :
- Fonction 1. Réaliser (commander et exécuter) les freinages d’urgence déclenchés par :
− Le conducteur (voir SAM F 301) ;
− Les automatismes (tels que le contrôle de vitesse, la répétition des signaux, etc.
voir SAM F 004).
- Fonction 2. Réaliser (commander et exécuter) les freinages de service déclenchés par :
− Le conducteur en frein automatique, frein dynamique, frein direct ou autre (voir
SAM F 006 et F 301) ;
− Eventuellement les automatismes.
- Fonction 3. Réaliser les freinages de maintien en forte pente (voir SAM F 006).
- Fonction 4. En cas de perte de l’intégrité au niveau de la commande train (CT) provoquer
automatiquement un freinage maximal de service tel que défini dans la SAM
F 005.
- Fonction 5. En cas d’action du signal d’alarme à freinage inhibable provoquer un freinage
de service (voir SAM S 506).
- Fonction 6. Réaliser l’immobilisation du train (voir SAM F 007) :
- En ligne ;
- Pour recherche de fuites CG sur les matériels à commande pneumatique ;
- En stationnement ;
- Lors de l’essai de frein.
- Fonction 7 : Réaliser un asservissement de coupure de la traction aux freinages de service
et d’urgence (voir SAM S 501 et SAM S 502).
Les exigences associées à ces fonctions et à respecter pour tout matériel roulant sont :
- la continuité pour les fonctions 1 à 6 : c’est l’aptitude à transmettre les commandes
de freinage jusqu’au deux extrémités du convoi ;
- l’automaticité : reprise par la fonction 4 ;
- la modérabilité pour les fonctions 2 et 3 ;
- l’inépuisabilité pour les fonctions 1 à 3.
5.3 Utilisation du système de freinage
Selon les situations d’exploitation du matériel roulant (voir ci-dessous), le système de frei-
nage est utilisé différemment pendant :
a) Les phases d’exploitation du train :
• mise en service du train ;
• accouplement/désaccouplement ;
• essais des freins ;
• stationnement train en service, conducteur en cabine, sur voie de service ;
• traction ;
• marche sur l’erre ;
• freinage ;
• maintien de vitesse ;
• arrêt en ligne ;
• secours par un autre train ou une autre locomotive ;
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SAM F 015
• dépannage du train en ligne ;
• mise hors service du train ;
• stationnement du train hors service.
Cas particuliers des éléments automoteurs et des automotrices :
• stationnement du train en service sans conducteur sur voie de service.
Cas particuliers des locomotives :
• en véhicule ;
• circulation locomotive seule ;
• en réversibilité ;
• en UM ;
• en double traction ;
• en pousse.
En fonction de ces situations, le système de freinage peut être dans l’une ou l’autre des
phases de fonctionnement définies ci-dessous. Pour chaque phase de fonctionnement, les
risques associés font l’objet d’événements redoutés.
b) Les phases de fonctionnement du système de freinage :
• Initialisation (mise en service, remplissage, essai des freins) ;
• Marche ;
• Freinage de service ;
• Freinage d’urgence ;
• Desserrage ;
• Freinage d’immobilisation,
6 Exigences techniques et fonctionnelles
6.1 Environnement du système
Les appareillages ou organes embarqués du matériel roulant ferroviaire doivent respecter
les conditions limites d’environnement climatique, électromagnétique et mécanique, fixées
par la norme NF F 01 510.
6.2 Exigences générales pour tout matériel roulant
Pour tout matériel roulant, le système de freinage doit :
• Garantir les exigences de continuité, d’automaticité, de modérabilité et
d’inépuisabilité ;
• Respecter les limites de sollicitation de l’adhérence (SAM F 009) ;
• Respecter les limites énergétiques des roues et des organes de puissance de frei-
nage ;
• Respecter la sécurité des personnes (transportées et aux abords du train freiné), les
limitations de jerk (variation de la décélération, intégrité voyageur) SAM F 005 et
SAM F 006) ; et les limitations d’efforts longitudinaux (trains fret seulement) ;
• Respecter les performances de freinage des SAM F 005, SAM F 007 et SAM F 018 ;
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• Respecter les exigences pour les équipements de frein des SAM F 006, SAM F 101,
SAM F 102 et SAM F 301.
La conception du système de freinage doit être telle que :
• la distance d’arrêt en freinage d’urgence soit inférieure ou égale à la performance en
freinage maximal de service dans les mêmes conditions de réalisation (environne-
ment, état du rail, isolements,etc... voir SAM F 005 et SAM F 018) ;
•la distance d’arrêt résultant d’un freinage maximal de service déclenché quelle que
soit la vitesse initiale, suivi d’un freinage d’urgence, soit inférieure ou égale à la dis-
tance d’arrêt qui aurait été obtenue si le freinage d’urgence n’avait pas été comman-
dé.
En freinage de service, la consigne d’effort doit être proportionnelle à la dépression CG
(pour un frein à commande UIC), ou à la consigne générale du train (pour un frein à com-
mande non UIC), jusqu'au freinage maximal de service.
Particularité des reconductions de solutions techniques :
Les conceptions exposées ci-dessous peuvent être reconduites avec la même technologie,
compte tenu de la longue expérience relevée dans les domaines suivants, sans étude de
sécurité particulière, sous réserve que les justificatifs présentés aient fait l’objet d’une ap-
probation préalable :
• Architectures homologuées pour la circulation sur réseau ferré national avec même
périmètre d’exploitation ;
• Systèmes : frein électropneumatique à courant de repos utilisé déjà sur les automo-
teurs circulant sur le réseau ferré national, systèmes homologués pour la circulation
sur le réseau ferré national ;
• Organes : organes de commande répondant à la SAM F 301, organes homologués
(sur le matériel moteur ou les SSLF) pour la circulation sur le réseau ferré national,
patins magnétiques utilisés en freinage d’urgence.
La justification doit être fournie indépendamment sur les trois domaines.
6.3 Exigences pour les automoteurs
En plus des exigences décrites ci-dessus, les matériels automoteurs doivent respecter les
exigences suivantes ;
• Si la variation de masse entre les états de charge vide en ordre de marche (VOM) et
maximale d’exploitation (CME), ou CN pour le matériel grande ligne, est supérieure
à 20%, le matériel doit être équipé d'un dispositif permettant d'asservir l'effort de
freinage à la charge ;
• Pour ce type de matériel, le nombre de SSLF1 doit être supérieur ou égal à 4 en frei-
nage d’urgence. Pour les matériels dont le nombre de bogies est supérieur à trois, la
commande locale doit être au moins indépendante bogie par bogie ;
1
Le frein pneumatique d'un bogie peut être dit indépendant par essieu si au minimum la commande locale de
puissance (relais de puissance de freinage, relais auto variable) est propre à chaque essieu, et si chaque appa-
reil de commande dispose de son propre réservoir auxiliaire.
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SAM F 015
• Pour garantir une bonne modérabilité du frein aux différents états de charge et mi-
nimiser la dispersion relative de la distance d’arrêt, la pression maximale (hors pres-
sion réduite) d'alimentation des cylindres de frein pour l'état de charge normale (CN)
doit être comprise entre 3,3 bar et 3,8 bar en freinage maximal de service pour une
architecture de système de frein type UIC ;
• Les automoteurs équipés de distributeurs non UIC, et dont la longueur en
composition maximale est supérieure à 150 mètres, doivent être équipés du frein
électropneumatique. Pour les matériels équipés de distributeurs UIC, le frein
électropneumatique est obligatoire pour des compositions de plus de 250 mètres.
Ces critères sont valables quelle que soit la vitesse des matériels concernés.
Les matériels à commande électrique du frein (CT) sont considérés comme disposant de
facto du frein électropneumatique.
6.4 Exigences pour les locomotives
En plus des exigences générales du § 6.2, les locomotives (et locotracteurs) doivent respec-
ter les exigences particulières suivantes :
• Toutes les locomotives doivent être équipées d’un frein direct dont les performances
sont données par la SAM F 005 ;
• Toutes les locomotives aptes à circuler seules doivent comporter au moins 2 com-
mandes du frein indépendantes en aval de la CG (pour un système UIC : 2 ensem-
bles distributeur et organes pneumatiques associés). Si ce n’est pas le cas, une
étude de sûreté de fonctionnement démontrera le caractère globalement au moins
équivalent de la conception présentée.
6.5 Exigences pour les voitures
En plus des exigences générales du § 6.2, les voitures doivent respecter les exigences de la
norme EN 15179.
6.6 Exigences pour les wagons
En plus des exigences générales du § 6.2, les wagons doivent respecter les exigences de la
STI wagons.
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SAM F 015
7 Exigences de sûreté de fonctionnement
Par hypothèse, les événements redoutés qui suivent sont définis pour chacun des états
spécifiés que peut prendre le système de freinage (Isolé ou partiellement isolé, en service,
en frein de secours) et en tenant compte des conditions de début de mission suivantes :
• la maintenance des équipements est supposée correcte (tous les équipements sont
en état de marche) ;
• les résultats des essais avant départ (phase d’initialisation, prise de cabine, essais
de frein,…) sont supposés corrects (à l’exclusion des cas de traitement des
événements redoutés spécifiques à la phase initialisation) : tous les systèmes de
freinage actifs ;
• les surveillances sont actives, (y compris celles des freins dynamiques).
7.1 Définitions
Les évènements redoutés sont définis par leur classe de gravité, leur classe d’occurrence et
leur niveau de criticité.
7.1.1 Profil de mission
Par défaut, en l’absence de données relatives au matériel roulant, la durée de vie estimée
du matériel roulant est de 30 ans et les éléments du Tableau 1 ci-dessous, sont à adopter
comme hypothèse pour les calculs de sûreté de fonctionnement :
Durée moyenne
journalière de Nombre de jours de Vitesse maxi-
Type de matériel Parcours annuel moyen
l’exploitation ou male par défaut
roulant mission par an (km)
durée de mission (km/h)
(heures)
Train à grande vitesse 8 355 500 000 300
Automoteur banlieue 12 325 100 000 140
Automoteur régional 6 325 150 000 160
Locomotive Voyageurs 8 345 250 000 160
Locomotive Fret 10 340 250 000 140
Locomotive Manœuvre 6 325 20 000 100
Voiture voyageurs 7 355 200 000 160
Wagon 6 150 Selon type d’exploitation -
Tableau 1
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SAM F 015
7.1.2 Classes de gravité
CLASSES de Caractérisation
Exemples
GRAVITE (selon EN 50126)
- Dommages corporels, - arrêt impossible,
-4-
- Dommages importants à - déraillement (suite à blocage d’essieu, ou non rotation d’essieu non
Catastrophi-
l’infrastructure ou à détectés),
que
l’environnement. - dérive du train en forte pente.
- Avarie importante au maté-
riel, - Perte du frein de service pour les trains de fret,
- Perte d’une fonction du - Enrayage de tous les essieux du train lors d’un freinage en condi-
-3- frein susceptible tion normale,
Critique d’entraîner un événement - Perte d’un SSLF à fort taux de contribution à la performance de
(Grave) catastrophique dans un freinage train,
scénario de freinage en- - Perte de performance débordant les marges de sécurité (distance
traînant le signalement d’arrêt en urgence supérieure au cantonnement).
d’un défaut majeur.
- Perte signalée d’une bar-
- Perte d’un SSLF à faible taux de contribution à la performance de
rière élémentaire proté-
freinage train,
geant un événement non
-2- - Perte de performance incluse dans les marges de sécurité,
catastrophique,
Marginal - Défaut système anti-enrayeur signalé dans un train comportant
- Entraîne le signalement
moins de 10 SSLF ou dans un train apte à une vitesse supérieure à
d’un défaut majeur com-
160 Km/h.
plémentaire.
- Sans conséquence impor-
tante sur les fonctions prin-
cipales du frein,
- Défaut système anti-enrayeur sur des véhicules circulant à V≤160
-1- - Pas ou très faible incidence
dans un train comportant 10 SSLF au moins,
Insignifiant sur les distances d’arrêt,
- Perte d’une information pesée sur un train de marchandises.
- Entraîne le signalement
d’un défaut mémorisé pour
la maintenance.
Tableau 2 : classes de gravité des événements redoutés
7.1.3 Classes d’occurrence
Dans ce document, les objectifs quantitatifs spécifiés pour un événement redouté sont ex-
primés par la probabilité d’occurrence de cet événement par heure de mission. Ce taux
d’occurrence est déterminé par la probabilité d’occurrence de l’événement redouté pendant
la durée de la mission, divisée par la durée de la mission. Cette probabilité d’occurrence est
obtenue à partir des taux de défaillance2 des éléments constitutifs (pannes latentes par
heure) du système de freinage et des temps de latence associés dont les défaillances
concourent à l’obtention de l’événement redouté.
Ces objectifs quantitatifs sont définis en considérant comme hypothèse les durées de mis-
sion reprises dans le Tableau 1. Dans l’éventualité d’une durée de mission réelle du matériel
roulant en écart notable avec celle prise comme hypothèse au Tableau 1, les objectifs quan-
titatifs des événements redoutés pourront être révisé afin de maintenir constante la probabi-
lité d’occurrence de l’événement redouté indépendante de la durée de mission.
2
Défaillances (ou des modes de défaillance) latentes dont la loi de probabilité d’apparition
est liée au temps. L'indisponibilité des fonctions impactées par ces défaillances est alors
déterminée à partir de la probabilité d'occurrence (valeur moyenne) « par heure » de ces
pannes latentes et de la périodicité de leur détection associée (système de testabilité).
Page 10 Version 01 du Erreur ! Source du renvoi introuvable.Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
En fonction de l’importance de la probabilité d’occurrence d’un événement redouté, on défi-
nit des classes d’occurrence qui seront utilisées dans le paragraphe suivant pour la déter-
mination de la grille de criticité de référence (Tableau 4).
CLASSE Probabilité d’occurrence par heure (P)
- A - Fréquent P > 10-3
-4 -3
- B - Probable 10 < P ≤ 10
- C - Occasionnel 10 < P ≤ 10-4
-5
-7 -5
- D - Rare 10 < P ≤ 10
-9 -7
- E - Improbable 10 < P ≤ 10
-9
- F - Extrêmement improbable P ≤ 10
Tableau 3 : Classe d’occurrence en fonction de la probabilité d’occurrence par heure
7.1.4 Grille de criticité de référence
Cette grille a été déterminée sur la base de la norme EN 50126.
-F-
-A- -B- -C- -D- -E-
Extrêmement
Fréquent Probable Occasionnel Rare Improbable
Improbable
Probabilité
10-3 ≥ P > 10-5 ≥P > 10-7 ≥ P>
d’occurrence P >10-3 10-4 ≥P>10-5 P≤10-9
par heure. 10-4 10-7 10-9
4
Inacceptable Inacceptable Inacceptable Inacceptable Inacceptable Acceptable
Catastrophique
3
Inacceptable Inacceptable Inacceptable Inacceptable Acceptable
Critique
2
Inacceptable Inacceptable Inacceptable Acceptable
Marginal
1
Inacceptable Acceptable Acceptable
Insignifiant
Tableau 4 : criticités de référence
7.2 Exigences de sécurité
Les exigences de sécurité, composées d’une liste d’évènements redoutés, sont reprises
dans le tableau : exigences de sécurité du § 7.2.2. Ces événements redoutés ne prennent
pas en compte les actions du conducteur.
Cette liste est à compléter par :
• les événements redoutés figurant dans les SAM frein spécifiques citées au § 3 du do-
cument ;
• une analyse préliminaire des risques basée sur la description fonctionnelle du sys-
tème proposé, sur le respect des exigences techniques, et sur les particularités éven-
tuelles d’exploitation du matériel roulant (circulation ferroviaire quasi-permanente en
forte pente ou déclivité exceptionnelle).
Nota : Le chiffre indiqué dans la colonne « Niveau d’ordre de panne » des tableaux suivants corres-
pond au nombre de pannes minimales (coupes) autorisées pour l’occurrence de l’événement redou-
té. Par conséquent, les coupes d’ordre inférieur sont interdites.
Lorsque la criticité est exprimée par une probabilité d’occurrence par heure, la criticité s’entend par
≤ P.
Version 01 du 16 novembre 2007 Page 11Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
7.2.1 Moyens de démonstration
Le respect des exigences de sécurité portant sur le système de freinage peut être démontré
au moyen d’une étude de sécurité montrant le respect des exigences générales ER1 à
ER12 du Tableau 5 . Cette étude est nécessaire en particulier lorsque l’architecture du sys-
tème de freinage diffère des préconisations du présent document.
Dans le cas ou l’architecture du système est conforme aux § 5 et 6, il est admis de démon-
trer indirectement le respect des exigences générales de sécurité en démontrant que les
exigences des évènements redoutés ER5 à ER21 cités au § 7.2.2 (Tableau 5) sont respec-
tées.
Le diagramme ci-dessous récapitule le processus de démonstration :
Système frein
Non
Conforme au
chap. 5 et 6
Oui
Choix constructeur
ou promoteur
Etudes exigences Etudes exigences
détaillées générales
ER5 à ER21 ER1 à ER12
+ compléments + compléments
éventuels éventuels
Lorsque le matériel est équipé de l’EFAS, les événements redoutés ER 22 et 23 doivent
aussi être pris en compte.
Dans tous les cas, une étude du retour d’expérience peut être utilisée pour tout ou partie de
la démonstration. Pour cela, la conception des systèmes étudiés doit être connue et maîtri-
sée, les conditions d’utilisation doivent être comparables, et le temps de vie doit être au
moins égal au double des objectifs des événements redoutés concernés. Ces objectifs peu-
vent être démontrés sans application de la méthodologie statistique issue de la norme EN
50126.
Dans tous les cas, seul l’expert pourra porter un avis sur la complétude et l’acceptabilité de
la démonstration.
Page 12 Version 01 du Erreur ! Source du renvoi introuvable.Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
7.2.2 Exigences de sécurité
Exemples de Niveau
Evénement Sous-système d’ordre
Phase modes de Criticité de
redouté concerné
défaillance panne
ER1 (V≤ 160 km/h)
La commande du FU étant actionnée,
défaillance provoquant le rallongement Dépassement du
de la distance d’arrêt au delà des cantonnement en
Freinage - Ensemble des SSLF
valeurs indiquées dans les colonnes 6 freinage d’urgence E3 1
d’urgence - CT
des tableaux des performances des en conditions
matériels de la SAM F 005 en dégradées
conditions « dégradées » pour la
catégorie de vitesse considérée.
ER2 (V> 160 km/h)
La commande du FU étant actionnée,
défaillance provoquant une
décélération en urgence dégradée de
Dépassement du
plus de 12 % à celles de la colonne 4
cantonnement en
Freinage des tableaux des performances des - Ensemble des SSLF
freinage d’urgence E3 1
d’urgence matériels de la SAM F 005 et de plus - CT
en conditions
de 14% des performances minimales
dégradées
à satisfaire en urgence de la SAM
F 018 dans les mêmes conditions de
réalisation du freinage d’urgence
(conditions « dégradées »).
ER3
(applicable aux locomotives
circulant seules)
Freinage La commande étant réalisée, Perte totale d’un
- SSLF E3 1
d’urgence défaillance du système de freinage bogie
provoquant une distance de freinage
supérieure à 1250m sur rail sec en
palier pour une circulation à 100km/h.
ER4
Lors d’un freinage d’immobilisation de
Immobilisation - CCC
stationnement en palier et sans vent,
de - CT F4 2
défaillance de la fonction entraînant
stationnement - Ensemble des SSLF
une perte totale (commande et/ou
exécution) du frein d’immobilisation.
Lors d’un
déclenchement
manuel :
ER5 - Défaillance CCC
La commande du freinage d’urgence et/ou CT (panne
- CT
Freinage étant actionnée par le conducteur double) ;
- CCC F43 2
d’urgence (activation de toutes les commandes à - Défaut
- Ensemble des SSL
sa disposition), le système de freinage d’armement
ne provoque aucune décélération. (notamment la non
disponibilité de
l’énergie de
freinage).
3 En fonction de l’analyse préliminaire des risques, cet événement redouté est à étudier quelle que soit la déclivité, dans la
pente maximale d’exploitation du train (circulations en fortes pentes)
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SAM F 015
Exemples de Niveau
Evénement Sous-système d’ordre
Phase modes de Criticité de
redouté concerné
défaillance panne
F44
ER6 ou
Lors d’un
Pour chacun des automatismes de E3
déclenchement
sécurité présents, le freinage - CT (en cohérence
Freinage automatique :
d’urgence étant activé par la - CCC avec le niveau 2
d’urgence - Défaillances CCC
commande de l’automatisme - Ensemble des SSLF de sécurité
et/ou CT (panne
concerné, le système de freinage ne requis par
double).
provoque aucune décélération. l’automatisme
étudié)
- Défaut
d’asservissement
de la coupure
traction à l’action
du frein ;
ER7
- CCC
La commande du freinage d’urgence - Non coupure des
Freinage - Ensemble des sous- F4
étant actionnée, maintien d’une lignes de traction 2
d’urgence systèmes locaux de
accélération due à un effort résiduel entraînant le
traction (SSLT)
de traction sur le train. maintien d’une
accélération du
train malgré l’effort
de retenue appliqué
par le système de
freinage.
ER8
Marche et Perte d’intégrité du train et non - CT
F4 2
freinage réalisation de la fonction 4 - Ensemble des SSLF
(automaticité).
- Trains
ER9 voyageurs et
La commande du freinage de service - CT automoteurs : ≤
Freinage de Défaillance CCC
étant actionnée par l’agent de - CCC 10-6 /h- gravité 2 1
service et/ou CT
conduite, le système ne provoque - Ensemble des SSLF - Trains
aucun freinage. marchandises :
E3
ER10
Lors d’un freinage d’immobilisation en
- CCC
Immobilisation ligne, défaillance de la fonction
- CT E3 1
en ligne entraînant un non respect des
- Ensemble des SSLF
performances définies selon les
conditions de la SAM F 007.
ER115
Immobilisation Lors d’un freinage d’immobilisation de - CCC
de stationnement, défaillance de la - CT E3 1
stationnement fonction entraînant un non respect des - Ensemble des SSL
performances définies selon les
conditions de la SAM F 007
ER12 (V> 200 km/h)
Blocage d’un essieu et sa non
Marche - SSLF
détection par le dispositif de F4 2
Freinages - CT
surveillance de la non rotation
d’essieu.
4
En fonction de l’analyse préliminaire des risques, cet événement redouté est à étudier quelle que soit la déclivité, dans la
pente maximale d’exploitation du train (circulations en fortes pentes)
5 Hypothèse de calcul : en absence de données sur les règles d’exploitation, il est considéré que le matériel roulant concerné
peut être stationné avec un SSLF isolé une fois sur 1000
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SAM F 015
Exemples de Niveau
Evénement Sous-système d’ordre
Phase modes de Criticité de
redouté concerné
défaillance panne
ER13
Défaillance d’une quelconque des
Freinage commandes de freinage d’urgence à - CCC ≤10-6 /h
1
d’urgence disposition du conducteur provoquant - CT gravité 2
la non réalisation du freinage
d’urgence sur le train.
Fonction du
taux de
contribution6 du
SSLF à la
performance de
ER14 freinage :
La commande du freinage d’urgence - Si taux ≥
Freinage étant actionnée, défaillances d’une - SSLF Défaut sur un SSLF 50% : 1
d’urgence unité indépendante locale (SSLF) du E37,
système de freinage provoquant la - Si 50% > taux
non réalisation d’un effort de freinage.
≥ 25% : ≤10-6 –
gravité 27
- Si taux <
25% :
D 27
Fonction du
taux de
contribution8 du
SSLT par
- Défaut rapport à la
ER15 d’asservissement performance de
La commande du freinage d’urgence de la traction au freinage du
étant actionnée, non suppression au - CCC
Freinage freinage, train :
niveau d’une unité indépendante de - CT 1
d’urgence - taux≥ 50% :
traction (SSLT), de l’effort de traction - SSLT
- Non coupure de la E3
présent au moment de cette traction en local - 50%> taux≥
commande. SSLT. 25% : ≤10-6 /h
gravité 27
- Si taux < 25% :
≤10-5 /h –
gravité 27
Fonction du
taux de
contribution6 du
SSLF à la
performance de
ER16 freinage :
La commande du freinage de service - Si taux ≥
Freinage de étant actionnée, défaillance d’une 50% : ≤10-6/h –
- SSLF Défaut sur un SSLF 1
service unité indépendante locale (SSLF) du gravité
système de freinage provoquant la 2
non réalisation d’un effort de freinage. - Si 50% > taux
≥ 25% : ≤10-5/h
gravité 2
Si taux < 25% :
≤10-4/h – gravité
1
6 Rapport entre l’effort de freinage fourni par le SSLF et l’effort total de freinage de la rame.
7 La criticité indiquée prévaut pour un défaut non signalé. Si le défaut est signalé et contrôlé en continu afin de mettre le train
dans un état préventivement sécuritaire, la criticité peut être réduite. Toutefois cette criticité ne pourra être inférieure aux
niveaux requis par l’ER16
8 Rapport entre l’effort de Traction fourni par le SSLT et l’effort total de freinage de la rame.
Version 01 du 16 novembre 2007 Page 15Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
Exemples de Niveau
Evénement Sous-système d’ordre
Phase modes de Criticité de
redouté concerné
défaillance panne
Fonction du
taux de
contribution du
SSLT par
rapport à la
ER17 performance de
La commande du freinage de service freinage du
- Défaut train :
Freinage de étant actionnée par une commande - ACC d’asservissement
séparée de la commande traction, - taux≥ 50% : 1
service - Ensemble des SSLT de la traction au
maintien d’un effort résiduel de traction ≤10-6 /h – gravité
freinage
sur une unité indépendante de traction 29
SSLT - 50%> taux≥
25% : ≤10-5 /h –
gravité 29
- taux < 25% :
≤10-4 /h –
gravité 19
ER18
Lors d’un desserrage, défaillance d’un Défaut local sur un
Desserrage SSLF provoquant le maintien du - SSLF
SSLF
E3 1
serrage de ce SSLF sans signalement
associé10
Défaut anti- V. max
ER19 enrayeur en local d’exploitation :
La commande d’un freinage étant sur un SSLF
actionnée (d’urgence ou de service) et entraînant des - V ≥ 160 km/h
Freinage si l’antienrayeur est requis (voir - SSLF dégradations D2 1
SAMF009), défaillance de cet mécaniques
antienrayeur ne permettant plus la dangereuses pour - V< 160 km/h
gestion de l’adhérence d’un SSLF. la sécurité des C1
circulations.
ER20
Immobilisation Lors d’un freinage d’immobilisation - CCC
pour essais de frein, défaillance de la - Système participant à
lors des B1 1
essais de frein fonction entraînant un non respect des l’immobilisation
performances définies selon les
conditions de la SAM F 007
ER21
Immobilisation Lors d’un freinage d’immobilisation
pour recherche de fuites CG, - CCC
pour
recherche de défaillance de la fonction entraînant un - Système participant à D2 1
non respect des performances l’immobilisation
fuites CG
définies selon les conditions de la
SAM F 007
ER22
Lors d’un essai de frein agent seul, Robinet d’arrêt
Préparation défaillance du système d’EFAS ne fermé et non
du train
- CT
détection par
F4 2
permettant pas la détection d’un
défaut de continuité et son l’EFAS
signalement.
ER23
Préparation Lors d’un essai de frein agent seul,
du train
- SSLF D2 1
signalement serré d’au moins un SSLF
non serré
Tableau 5 : exigences de sécurité
9
La criticité indiquée prévaut pour un défaut non signalé. Si le défaut est signalé et contrôlé en continu afin de mettre le train
dans un état préventivement sécuritaire, la criticité peut être réduite. Toutefois cette criticité ne pourra être inférieure aux
niveaux requis par l’ER16
10 Cet événement est à étudier hors signalement pour les wagons, dans ce cas la criticité devient D2
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SAM F 015
7.3 Exigences de disponibilité
7.3.1 Définition des types de défauts
Sur la base des profils d’utilisation repris au § 7.1.1 du document, les objectifs généraux de
disponibilité en ligne concernant le système de freinage des matériels sont classés en 2
catégories :
1. Défaut majeur : défaut entraînant une perturbation en ligne très importante associée à
un retard ≥ 30 mn pour le service voyageurs, ou ≥ 5 mn pour le service banlieue et
ayant pour origine :
− demande de secours ;
− séparation en plusieurs éléments du train en ligne ;
− transbordement des voyageurs.
2. Autre défaut d’exploitation : défaut impactant la régularité des circulations et
entraînant un retard inférieur à celui d’un défaut majeur.
Pour chacun des types de défauts, les valeurs à prendre en compte pour les exigences de
disponibilités sont les suivantes :
Type de matériel Défaut majeur Autre défaut d’exploitation
Automoteur à vitesse ≥ 160 Km/h < 1 pour 107 km < 2 pour 106 km
Automoteur de banlieue < 5 pour 107 km < 1,5 pour 106 km
Automoteur régional < 3,3 pour 107 km < 1,7 pour 106 km
Locomotive et rame tractée voyageurs < 2 pour 107 km < 1,6 pour 106 km
Locomotive et rame tractée fret < 1 pour 106 km < 4 pour 106 km
7.3.2 Autres exigences
Le respect des exigences de disponibilité doit aussi prendre en compte les exigences sui-
vantes :
Nombre
Type d’incident
d’incidents
EFAS indisponible < 5.10-5 à la sollicitation
Isolement d’un SSL (signalement d’un défaut inexistant) < 5.10-5 à la sollicitation
Indisponibilité du frein normal conduisant à l’utilisation du frein de secours
< 3 pour 106 km
(trains vitesse ≤ 200 km/h)
Indisponibilité du frein normal conduisant à l’utilisation du frein de secours
< 1 pour 106 km
(trains vitesse > 200 km/h)
Indisponibilité du frein électro-pneumatique (automoteurs et rames tractées) ≤ 10 pour 106 km
Indisponibilité du frein électro-pneumatique (trains vitesse > 200 km/h) ≤ 1 pour 106 km
Version 01 du 16 novembre 2007 Page 17Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
SAM F 015
7.4 Exigences de testabilité
Dans le cadre de l’examen du schéma de maintenance à fournir lors de la demande
d’admission du matériel, seront définis en particulier :
• Les modalités de réalisation des essais de frein ;
• La fréquence et la consistance de visite et de remplacement des organes de
freinage en maintenance ;
• La gestion du signalement des défauts destinés à la maintenance et/ou au
conducteur.
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Référentiel Document technique
Titre Exigences de sûreté concernant la conception des systèmes de freinage
Référence SAM F 015
Date d’édition 16/11/2007
Historique des versions
Numéro de Version Date de version Date d’application
01 16 novembre 2007 immédiatement
Ce texte est consultable sur le site Internet de l’EPSF
Résumé
Ce document définit les dispositions de sécurité, de fiabilité, de disponibilité et de testabilité
relatives aux systèmes de freinage des matériels roulants ferroviaires.
Textes abrogés Textes interdépendants
SAM F 015
Edition du 01/02/2007
Toutes les entreprises ferroviaires
Entreprises concernées
Lignes ou réseaux concernés R.F.N.
Élaboration Validation Approbation
Date et Date et Date et
Nom Nom Nom
signature signature signature
16/11/2007 16/11/2007 16/11/2007
Gilles Signé Jacques Signé Pierre Signé
DALMAS Gilles Dalmas FOURTAGE Jacques Fourtage DESFRAY Pierre Desfray
Division spécifications
Etablissement Public de Sécurité Ferroviaire
1, Parvis de la Défense – 92044 la Défense CEDEXVous pouvez aussi lire
