ISO 24221:2024

Railway applications - Braking system - General requirements

This document specifies the general requirements for brake systems. This document focuses on general principles and general requirements of brake systems. This document is applicable for all types of rolling stock during design and whole lifetime. This document does not specify the braking performance criteria. This document can be applied to all rolling stock with metal to metal wheel/rail contact irrespective of speed classification.

Applications ferroviaires — Système de freinage — Exigences générales

Le présent document spécifie les exigences générales relatives aux systèmes de freinage. Ce document porte sur les principes généraux et les exigences générales des systèmes de freinage. Ce document est applicable à tous les types de matériel roulant au cours de la conception et tout au long de leur durée de vie. Ce document ne spécifie pas les critères de performance de freinage. Ce document peut être appliqué à tout type de matériel roulant ayant un contact métal sur métal entre la roue et le rail, quelle que soit la classification de la vitesse.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 07-Mar-2024
• ICS: 45.060.01 - Railway rolling stock in general
• Technical Committee: ISO/TC 269/SC 2 - Rolling stock
• Drafting Committee: ISO/TC 269/SC 2/WG 1 - Railway braking
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 08-Mar-2024
• Due Date: 12-Mar-2023
• Completion Date: 08-Mar-2024

Overview

ISO 24221:2024 - Railway applications - Braking system - General requirements defines the general principles and lifecycle requirements for brake systems on rail vehicles. Applicable to all rolling stock with metal‑on‑metal wheel/rail contact regardless of speed classification, the standard covers design, safety, verification and operational requirements for the main brake system (service, emergency and stationary/parking brakes). It does not prescribe specific braking performance criteria but establishes the functional, safety and compatibility framework to be used during design and throughout a vehicle’s lifetime.

Key topics and technical requirements

• Scope and applicability
  • Applies to all types of rolling stock during design and whole lifetime (metal‑to‑metal wheel/rail contact).
  • Does not set stopping‑distance or performance targets.
• Main brake system functions
  • Must provide service, emergency and stationary brake application and release.
  • Trainwide control devices, brake demand devices, control lines, local controllers, brake units, monitoring and distributed energy storage are core elements.
• Safety and redundancy
  • A single failure in the main brake system shall not cause loss of more than 50% of total train braking force.
  • Emergency brake function must be automatic; loss of integrity (e.g., unintended separation) must trigger an emergency application.
  • Emergency brake control signal propagation speed requirement: ≥ 250 m/s.
  • Emergency demands override traction; cancellation does not auto‑release brakes - intentional action required to release.
• Energy and inexhaustibility
  • Sufficient on‑board energy (distributed along the train) must be available for at least one emergency stop from maximum speed in any loading up to maximum braking load; local energy must consider Wheel Slide Protection (WSP) consumption under degraded conditions.
• Operational modes and degradations
  • Definitions and handling for normal, degraded mode (component failures) and degraded condition (external factors such as low adhesion).
  • Includes requirements for brake management / brake blending, additional brakes (independent dynamic/direct brakes), wheel slide protection and adhesion enhancement.
• Design and calculation topics
  • Covers verification, testing, thermal capacity, stopping distance extension, duty cycles and service braking calculations (see ISO 20138 references).

Practical applications and users

This standard is essential for:

• Rolling stock designers and OEMs specifying brake architecture and safety redundancy
• Railway operators and fleet engineers managing lifecycle requirements and maintenance strategies
• Systems integrators implementing trainwide brake control, WSP and brake blending
• Certification bodies, safety assessors and regulators assessing compliance and interoperability
• Infrastructure managers and rescue planners verifying compatibility for rescue purposes

Related standards

• ISO 20138 (Calculation of braking performance)
• ISO 24478:2023 (Braking vocabulary)
• ISO 4975 (Compressed air quality for pneumatic systems)
• ISO 10516 (Vehicle reference masses)

ISO 24221:2024 provides the high‑level, safety‑focused framework for brake system design and operation; pair it with performance and calculation standards (e.g., ISO 20138) for a complete braking specification and compliance strategy.

Standards Content (Sample)

International
Standard
ISO 24221
First edition
Railway applications — Braking
2024-03
system — General requirements
Applications ferroviaires — Système de freinage — Exigences
générales
Reference number
© ISO 2024
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Design requirements . 2
4.1 General requirements of the brake systems .2
4.2 General safety requirements .3
4.3 Requirements for the main brake system .3
4.3.1 General requirements .3
4.3.2 General functions on train level .5
4.3.3 Additional requirements at the vehicle level .7
4.4 Brake management / brake blending .8
4.5 Additional brake systems .9
4.5.1 General .9
4.5.2 Independent dynamic braking .9
4.5.3 Independent direct brake for locomotives and traction units.9
4.6 Wheel slide protection .11
4.7 Enhancement of wheel/rail adhesion . 13
4.8 Compatibility for rescue purposes . 13
5 Calculation requirements . 14
5.1 General aspects .14
5.2 Performance calculation .14
5.2.1 General .14
5.2.2 Calculations for degraded mode .14
5.3 Relevant load conditions . .14
5.4 Service braking . 15
5.5 Thermal capacity . 15
5.5.1 General . 15
5.5.2 Conditions. 15
5.5.3 Structural integrity of the brake components .16
5.5.4 Stopping distance extension .16
5.5.5 Duty cycle .16
5.6 Wheel/rail adhesion .17
5.7 Parking brake .17
Annex A (informative) Automatic air brake system .18
Annex B (informative) Wheel/rail adhesion demand levels applied in Europe .20
Annex C (informative) Relationship between this document and local regulations in Japan .22
Bibliography .23

iii
Foreword
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bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through
ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee
has been established has the right to be represented on that committee. International organizations,
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This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 269, Railway applications, Subcommittee SC 2,
Rolling stock.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.

iv
International Standard ISO 24221:2024(en)
Railway applications — Braking system — General
requirements
1 Scope
This document specifies the general requirements for brake systems. This document focuses on general
principles and general requirements of brake systems.
This document is applicable for all types of rolling stock during design and whole lifetime. This document
does not specify the braking performance criteria.
This document can be applied to all rolling stock with metal to metal wheel/rail contact irrespective of
speed classification.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content constitutes
requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For undated references,
the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 4975, Railway applications — Braking system — Quality of compressed air for pneumatic apparatus and systems
1)
ISO 10516, Railway application — Vehicle reference masses
ISO 20138 (all parts), Railway applications — Calculation of braking performance (stopping, slowing and
stationary braking)
ISO 24478:2023, Railway applications — Braking — Generic vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 24478, ISO 20138-1 and the
following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
general operation
mode of operation of units intended to be coupled with other units in a train formation which is not defined
at design stage
3.2
assessment
process of judging or deciding the amount, value, quality or importance of something
3.3
testing
process of using or trying something to see if it works, is suitable or obeys the rules
1) Under preparation. Stage at the time of publication: ISO/DIS 10516:2024.

3.4
verification
process of proving that something exists or is true, or of making certain that something is correct
3.5
nominal condition
given set of conditions (e.g. dry rail, straight and level track) used to determine the braking performance
without safety margin or a confidence level
3.6
normal mode
operating condition with all expected brakes available and performing as specified
Note 1 to entry: Some brake units can be intentionally isolated.
3.7
degraded mode
operating condition where some of the brakes are not available and/or not performing as specified
EXAMPLE Equipment failure, leakage.
3.8
degraded condition
external factor adversely affecting the braking performance
EXAMPLE Low wheel/rail adhesion, wind, ice, snow.
3.9
maximum braking load
load condition corresponding to the maximum mass of payload for braking purposes
4 Design requirements
4.1 General requirements of the brake systems
The purpose of the main brake system is to ensure that the train can be slowed, the train speed can be
maintained on a downhill gradient, the train can be stopped and the train/unit can be immobilized when it
is stopped.
The main brake system shall enable service brake application, emergency brake application and stationary
braking.
Rail vehicles/units designed and intended to be coupled and operated together shall be fitted with a
compatible brake system to ensure the brake function in all vehicles/units of the train.
Additional brake systems may be included, e.g. safety brake, earthquake brake.
Brake systems may include functions which temporarily apply traction and brake at the same time (e.g. snow
brake, hill start).
Self-propelled special vehicles in their running mode generally follow the requirements for locomotives.
Special vehicles that are hauled in their running mode generally follow the requirements for freight vehicles.
NOTE ‘Special vehicles’ are machines which include infrastructure inspection machines and on-track
machines (OTMs).
The brake system can incorporate the ability to adjust the braking force depending on the load of the rail
vehicle/unit/train.
In brake systems using compressed air, the minimum air quality shall comply with ISO 4975.
More detailed information about automatic air brake systems is given in Annex A.

Information about certain national requirements for brake systems is given in Annex C.
4.2 General safety requirements
If a trainwide control signal for an emergency brake application is sent, no single failure in the main brake
system shall result in a loss of more than 50 % of the total braking force of the train.
Any brake application signal on a service or emergency trainwide brake control line shall always cancel any
traction demand.
After a control signal for a parking brake application is sent, no single failure in the brake system shall result
in the complete and permanent loss of the stationary braking force of the train.
The emergency brake function of a train shall be automatic. Any inadvertent disruption of the trainwide
emergency brake control line (e.g. loss of integrity resulting from an unintended train separation caused by
a mechanical failure) shall immediately lead to a trainwide control signal for an emergency brake application
to all vehicles from the train.
There shall be sufficient braking energy available on board the train, from the minimum stored energy
distributed along the train appropriately for the design of the brake system, to ensure at least one emergency
brake application capable of stopping the train from its maximum speed in any loading condition up to the
maximum braking load. The local energy storage shall take into account the consumption of energy by
the wheel slide protection (WSP) system under degraded conditions during emergency braking (this is
sometimes referred to as inexhaustibility).
Any emergency brake demand shall lead immediately to a trainwide brake control signal for an emergency
brake application and take priority over any existing brake and/or traction demand [see 4.3.2.1 a) to d)].
The cancellation of an emergency brake demand shall not lead to an automatic release of the brake. The
release of an emergency brake application shall require an intentional operational demand for example by
the driver or by automatic train control system.
The propagation speed of the trainwide emergency brake control signal shall be not less than 250 m/s.
4.3 Requirements for the main brake system
4.3.1 General requirements
A main brake system shall provide, as a minimum, the following functions:
— emergency brake application and release;
— service brake application and release;
— stationary brake application and release.
A brake demand for a brake application shall always have priority over a brake demand for a brake release
that can have already been initiated.
To achieve these functions, a main brake system generally incorporates the following features:
— trainwide brake control device(s);
— brake demand devices (driver's cab equipment, control command signalling equipment, etc.);
— trainwide brake control line(s);
— local brake control device(s);
— brake units;
— monitoring and display of the brake status;

— distributed energy storage for braking force generation.
For further explanations on devices and signals, see ISO 24478:2023, Annex D.
When a trainwide energy supply line is used that is separate from any trainwide brake control lines, it is
permitted for this energy supply line also to supply energy to other systems.
The energy in a trainwide brake control line and local brake energy storage shall not be used for other
purposes than for the brake.
The general structure of a main brake system is shown in Figure 1.

a
Discrete trainwide brake control lines for service brake control, emergency brake control and stationary brake
control are also possible.
b
For some applications, the trainwide energy supply line and the trainwide brake control line can be combined (e.g.
brake pipe).
c
Depending on technological implementation, one or more boxes can be combined and correspond to a single device.
d
Different types of energy can be used simultaneously, e.g. pneumatic, electric, hydraulic.
e
Energy generation / energy supply and trainwide energy storages are not dedicated to braking purpose only and are
not considered as part of the brake system.
Figure 1 — General structure of the main brake system

4.3.2 General functions on train level
4.3.2.1 Brake control functions
The brake control functions on train level are as follows.
a) The train shall be equipped at least with one trainwide emergency brake control line (e.g. pneumatic
brake pipe, electrical emergency brake loop).
b) The train shall be equipped with local brake control devices which are connected to the trainwide brake
control line.
c) All brake units intended to be used for emergency braking shall be controlled by each trainwide
emergency brake control line.
d) Brake units intended to be used for service braking shall be controlled at least by a trainwide service
brake control line (e.g. hard wired, data bus). A trainwide service brake control line can be combined
with a trainwide emergency brake control line.
It is permitted to use brake units for both emergency and service braking.
4.3.2.2 Automatic brake application
In order to achieve the automatic brake function, the main brake system shall be designed using a “fail-safe”
principle for an emergency brake application. This is generally achieved by de-energizing the trainwide
emergency brake control line to command the emergency brake application.
If a separate trainwide brake control line is used for service brake control only, this does not need to achieve
the automatic brake function.
4.3.2.3 Graduable brake application and release
The main brake system shall be capable of transmitting a graduable trainwide service brake control signal.
If the train is equipped with several service brake demand devices (e.g. several driving cabs, ATO system),
no more than one service brake demand device shall be able to transmit a demand on the trainwide brake
control device at any time in operation.
The main brake system shall be capable of achieving at least seven levels of increasing service brake
application (from brakes released up to and including full service brake application).
The provision of direct release or graduable release of the service brake applications depends on local
applicable regulations.
NOTE The graduability can be realized by a time- or position-dependent service brake demand device.
4.3.2.4 Emergency brake demand devices
The main brake system can include different emergency brake demand devices dedicated to specific
purposes, for example, derailment detection system, on-board temperature monitoring of axle bearings,
“dead man” system.
The emergency braking performance shall be assessed with the emergency brake demand device that is
the slowest to generate the trainwide emergency brake control signal(s). It applies to all emergency brake
demand devices that can be used by the driver and to train control systems or to train protection systems
but not to passenger activated systems.
If a type of emergency brake demand is realized by the action of multiple trainwide emergency brake control
devices, then the emergency braking performance shall be assessed in the least favourable configuration
allowed in operation without restriction. For example, with a train equipped with a pneumatic trainwide
emergency brake control line and an emergency brake demand is done by opening two valves and if the

train is allowed to operate with one of these two valves isolated without restrictions, the emergency braking
performance is assessed with only one valve opening.
NOTE The slowest device to generate the trainwide emergency brake control signal is the one for which the
stopping distance is the longest.
4.3.2.5 Stationary braking
4.3.2.5.1 General
Stationary braking shall provide the functions to keep a train stationary either for a certain period of time
or permanently when it is not in operation, with or without any energy replenishment.
Stationary braking is used for the following functions:
— holding (see ISO 24478:2023, 3.4.5);
— immobilizing (see ISO 24478:2023, 3.4.6);
— parking (see ISO 24478:2023, 3.4.7).
4.3.2.5.2 Holding
The holding function shall be able to:
— secure the train at standstill during a temporary stop (e.g. in a station, in front of a signal),
— secure the train on a gradient during a hill start (anti-roll back brake).
NOTE 1 The holding function is only intended to be active when the train is at standstill following an application of
the service brake or emergency brake.
NOTE 2 The holding function can be provided by either the leading rail vehicle or the locomotive alone, or both, or
multiple vehicles along the train.
NOTE 3 The holding function can be simultaneously applied with a traction demand (anti-roll back brake, hill start).
NOTE 4 The brake system energy used can be replenished while the holding function is in use.
4.3.2.5.3 Immobilizing
The immobilizing function shall be able to hold a train stationary under specified load conditions for a
defined period of time and on a defined gradient using just the brake system energy stored on the train
without replenishment.
NOTE 1 The immobilizing function is active when the train is at standstill following an application of the service
brake or emergency brake.
NOTE 2 The immobilizing function is normally considered with a train at its maximum load, on the maximum
gradient of the line and for at least two hours for trains carrying passengers, at least 30 min for other types of trains.
NOTE 3 It is permitted to substitute the immobilization brake function by the parking brake, if this can achieve the
required performance.
4.3.2.5.4 Parking
The parking function shall be able to hold a rail vehicle/unit/train stationary under specified load conditions
for an indefinite period of time until intentionally released and on a defined gradient without replenishment
of the brake system energy.
Additional external devices, e.g. scotches, can be used to supplement the parking brake, in case the defined
conditions (e.g. gradient, load) are exceeded.
NOTE 1 The parking function can be used for the immobilizing function.
NOTE 2 Additional external devices can be stored on board or made available at dedicated locations on the network
(e.g. freight yard).
4.3.2.6 Checking the brake functionality
As a minimum, the following functions and features of the brake system shall be capable of being checked:
— the continuity of the trainwide emergency brake control line(s) along the whole train;
— the availability of the braking energy supply along the train;
— the status of the parking brake (applied, released and optionally isolated);
— the initiation of the trainwide emergency brake control signal by each emergency brake demand device;
— the application of the brake units initiated by an emergency brake demand;
— the status of the emergency brake units (applied, released or isolated);
— the initiation of the trainwide service brake control signal by each service brake demand device;
— the application of the brake units initiated by a service brake demand;
— the full release of the brake units when commanded;
— the status (on/off) of the wheel slide protection system (WSP), if fitted.
4.3.2.7 Brake status monitoring when running
When running, the brake system shall provide the following information for brake status monitoring:
— the level of the trainwide service brake control line(s) and the status of the trainwide emergency brake
control line;
— the status, applied or released, of at least one service brake unit and one emergency brake unit (e.g. a part
which is installed on the rail vehicle fitted with an active cab). The monitored brake unit can be used for
both emergency brake and service brake application;
— the level (e.g. voltage, pressure) of the trainwide energy supply line to the distributed energy storage for
braking force generation;
— the availability and status, applied or released, of other brake systems if they can be used independently
of the main brake system (e.g. dynamic brake).
NOTE The brake status is generally presented to the driver at the normal driving position in the active cab and/or
to an automatic train control system.
It is recommended that the parking brake units are equipped with means to detect when a parking brake is
not released and to provide a message to the driver.
4.3.3 Additional requirements at the vehicle level
4.3.3.1 Emergency brake demand device
When the vehicle is equipped with one or more driving cab(s), each driving cab shall include at least two
independent emergency brake demand devices accessible by the driver when in the normal driving position.

If operation takes place with a second staff member in the cab, it is acceptable for one of the emergency
brake demand devices to instead be accessible by the second staff member in their normal position.
NOTE 1 One of the emergency brake demand devices is usually incorporated in the driver’s brake demand device.
NOTE 2 One of the emergency brake demand devices is usually activated by a red push button (mushroom button).
NOTE 3 For the purpose of this subclause a safety brake demand device can be considered to be an emergency
brake demand device.
4.3.3.2 Braking capability
The brake system of each rail vehicle or unit shall be designed so that it is capable of braking the mass of
the vehicle or unit with the required performance in all load conditions. However, if it is intended to operate
trains incorporating partially braked or unbraked rail vehicles without speed restriction, the other rail
vehicles shall be designed to accept a higher braking duty (thermal capacity) so that the train as a whole can
be braked with the required performance in all load conditions.
Each rail vehicle of the train shall be capable of dissipating the braking energy so that, when operated in
accordance with the vehicle instructions, no damage occurs to the components generating the braking
forces (e.g. overheating of friction surfaces) or to the surrounding parts of the vehicle or the infrastructure.
Thermal capacity requirements are set out in 5.5.
NOTE 1 The design of the surrounding parts of the rail vehicle and the infrastructure is outside the scope of this
document but either
a) needs to take into account the operating characteristics of the brake system, or
b) any limitations the design of the rail vehicle and infrastructure imposes need to be defined prior to the design of
the brake system.
NOTE 2 Defining the actual performance is not in the scope of this document.
4.3.3.3 Application of manual effort
The manual effort required to activate mechanical interfaces, such as handles, levers, etc., shall be subject to
an ergonomic assessment.
Any manual parking brake shall be designed so it can be fully applied with an application force at the
mechanical interface (hand brake wheel, lever, etc.) not exceeding 500 N. It is recommended to use a lower
target value when designing parking brake arrangements.
NOTE 1 In Europe, the recommended maximum application force is 250 N.
NOTE 2 In Japan, the recommended maximum application force is 294 N by one hand or 441 N by both hands
according to technical regulatory standards on Japanese railways, article 69 and the approved model specifications
(see Reference [22]).
4.4 Brake management / brake blending
Brake blending can take place at either the local level (e.g. bogie level) or the train level, or both.
Brake blending can be realized with more than one brake system acting simultaneously, or by replacing the
braking force of a brake unit by the braking force of another brake unit.
The following blending modes may be considered:
— substitution: replacing a brake unit’s braking force by another one, typically the friction brake when the
dynamic brake is active;
— fixed blending: adding constant braking force typically braking force of the friction brake to the braking
force of the dynamic brake;
— programmed blending: adjusting typically the braking force of the friction brake to the expected braking
force of the dynamic brake in accordance with an agreed characteristic (feedback from dynamic brake
only on/off);
— continuous blending: adjusting typically the braking force of the friction brake to the achieved braking
force of the dynamic brake.
From the economical/environmental point of view, a service brake demand, for example, the movement of
the driver's brake interface or an automatic service brake application by one of the train protection systems,
should initiate the dynamic brake units prior to others, if the dynamic brake units are capable of ensuring
the required braking performance. If not, it can be substituted by or blended with other brake units of the
main brake system.
If the dynamic brake system satisfies the necessary safety requirements, the dynamic brake may also be
used in the blending strategy during emergency brake applications.
Brake blending shall respect the maximum adhesion demand set out in 5.6.
4.5 Additional brake systems
4.5.1 General
Subclause 4.5 describes some types of additional brake systems. This document does not specify whether or
not it is required to install any additional brake systems on any vehicle, unit or train.
4.5.2 Independent dynamic braking
Independent dynamic braking is an additional brake system which can be applied independently from
other brake systems or in combination with them. For example, when operating on either significant or long
gradients, or both, the dynamic braking should be capable of being applied independently from the friction
brakes of the train.
Dynamic braking is permitted to be demanded by one or more of the following:
— a dedicated dynamic brake demand device;
— a dynamic braking demand device combined with traction demand device;
— an automatic train control system (e.g. cruise control); if permitted by the brake architecture.
It shall be possible to vary independent dynamic braking force with a minimum of seven levels including
“OFF” and “MAXIMUM”.
Independent dynamic braking which has been applied separately by the dedicated dynamic brake demand device
may be substituted automatically by the local friction brake at low speed only (e.g. maximum shunting speed).
4.5.3 Independent direct brake for locomotives and traction units
4.5.3.1 General requirements
The independent direct brake is an additional brake system which can be applied separately from other
brake systems or in combination with them and is not intended for use as a main brake system on a train
level. It is used as
— an adjustable and fast-acting brake for shunting movements of locomotives or when traction units are
running alone,
— an additional brake system for rail vehicles that can be operated individually where the failure of a
control unit (e.g. distributor valve) would lead to a loss of braking force of more than 50 % and where no
other brake system is available as a backup, and

— a holding brake described in 4.3.2.5.2.
Locomotives and traction units that can be operated individually shall be equipped with an independent direct
brake in addition to the main brake system if no trainwide direct brake as main brake system is implemented.
It is permitted to equip driving trailers with an independent direct brake to provide a holding brake.
NOTE 1 The independent direct brake can be used as a holding brake in order to keep the train stationary when
carrying out a brake test on the main brake system of the train.
NOTE 2 The independent direct brake can be used as a holding brake that is initiated automatically by train control
systems (such as the door release command).
4.5.3.2 Application of the independent direct brake by the driver
The independent direct brake demand devices shall be separate from the brake demand devices for the main
brake system.
If it is intended for locomotives to operate in multiple traction then it is permitted for the independent direct
brake on both locomotives to be controlled by the independent direct brake demand device(s) of the leading
locomotive. This can be achieved by transferring electrical/electronic signals or by a dedicated pneumatic
inter-vehicle connection.
It shall be possible to vary the independent direct braking force with a minimum of seven levels including
“RELEASED” and “FULLY APPLIED”.
NOTE Levels can be achieved, for example, through notch positions on the brake demand device or the capability
for application demands by the driver on a time dependent brake demand device to result in different braking forces.
4.5.3.3 Functional requirements
An independent direct brake, where fitted, shall be able to operate in parallel with the main brake system.
For systems where the independent direct brake and the main brake system are acting on the same wheelset,
when brake demands are sent simultaneously from the independent direct brake and the main brake system,
the one with the highest braking force shall take effect.
The energy supply of the independent direct brake shall be designed so that no single point failure in the
local energy supply of the main brake system will lead to a complete loss of the independent direct brake, to
ensure at least one independent direct brake application.
No failure in the independent direct brake system shall lead to a complete loss of the main brake, see 4.2.
The design of the independent direct brake shall not assume a maximum adhesion wheel/rail level greater
than 0,25, if used as a static holding brake. For other uses, the assumed maximum adhesion level shall
comply with 5.6.
NOTE 1 The maximum braking force of the direct brake can be different from the braking forces of the rail vehicle's
main brake system.
An error message shall be displayed in the active driver's desk if a release demand is issued from the active
driver's desk and the direct brake remains applied anywhere in the train formation.
In the case of electro-pneumatically and electronically controlled direct brakes, the following
requirements apply:
— the brake signal shall be based on the “energize to release” principle;
— an error message shall be displayed in the active driver's desk if an application demand is issued from
the active driver's desk and the speed of 60 km/h has been exceeded;
— either no single point failure of the direct brake control valves shall result in an unintended brake
application or, in the event of a failure of the direct brake control valves, this shall be brought to the
driver’s attention.
In the case of faults and for maintenance and rescue purposes, it shall be possible to isolate and release the
direct brake by an intentional action.
For a rail vehicle/unit/train in normal operation mode, the availability of the brake systems shall be
indicated on the driver's desk (e.g. display message, pressure gauge display).
The independent direct brake shall be integrated into the vehicle diagnostic system, if available.
The build-up time for the full direct brake application shall be measured and recorded.
NOTE 2 In Europe, a common value for the build-up time for the full direct brake application is (3 ± 1) s measured
between 5 % and 95 % of the maximum brake cylinder pressure of the direct brake.
NOTE 3 In China, a common value for the build-up time for the full direct brake application is (2 to 4) s measured
between 0 % and 95 % of the maximum brake cylinder pressure of the direct brake.
The release time shall be measured and recorded.
NOTE 4 In Europe, a common value for release time is (4 ± 1) s measured starting from the reduction in maximum
2)
brake cylinder pressure until the pressure falls below 0,4 bar .
NOTE 5 In China, a common value for release time is (3 to 5) s measured starting from the reduction in maximum
brake cylinder pressure until the pressure falls below 0,4 bar.
4.5.3.4 Interaction with the wheel slide protection system
A single failure in the wheel slide protection system shall not lead to a reduction of the independent direct
braking force of more than 50 %.
It is permissible to deactivate the WSP in defined independent direct brake applications or brake steps, in
which case the WSP shall be immediately reactivated on deselection of the defined brake applications or steps.
4.5.3.5 Interaction with other systems
The independent direct brake shall not be adversely affected by any brake management system which is
used in accordance with 4.4.
The independent direct brake shall be functionally independent of the dynamic brake. It is permitted to
automatically substitute the dynamic brake by the independent direct brake.
When the independent direct brake is actuated at the same time as the dynamic brake, the adhesion demand
shall be in accordance with 5.6. The requirement shall be met by an adequate reduction of the braking force
of the dynamic brake.
The independent direct brake shall be controllable in any case, even if a traction force is active.
4.6 Wheel slide protection
If the WSP system is active in emergency braking, the train management system shall be informed for any
WSP failures.
Rail vehicles with wheels having a nominal new diameter equal to or greater than 840 mm shall be equipped
with a wheel slide protection system active in both emergency braking and service braking as set out in
Table 1 and Table 2.
NOTE 1 Regional conditions which do not result in low values of wheel/rail adhesion can justify alternative limits
in Table 1 and Table 2.
5 2
2) 1 bar = 0,1 MPa = 10 Pa; 1 MPa = 1 N/mm .

Table 1 — Application of WSP for locomotives and passenger vehicles
Range of speed Wheelset brake Maximum demanded wheel/rail adhesion
equipment
v τ
km/h τ ≤ 0,11 0,11 < τ ≤ 0,12 τ > 0,12
All wheel/rail adhesion de-
v > 150 WSP mandatory WSP mandatory
pendent brake units
Disc brake units WSP recommended WSP mandatory
Wheel/rail adhesion
WSP recommended WSP mandatory WSP mandatory
dependent dynamic brake
v ≤ 150
Disc brake unit(s) plus tread
brake unit(s)
WSP optional WSP recommended
Tread brake units
Table 2 — Application of WSP for freight vehicles
Range of speed Wheelset brake Maximum demanded wheel/rail adhesion
equipment
v τ
km/h τ ≤ 0,11 0,11 < τ ≤ 0,12 τ > 0,12
All wheel/rail adhesion
v > 120 dependent brakes acting on WSP recommended WSP mandatory
the wheel
Disc brakes units WSP optional WSP mandatory
Tread brake units with com-
WSP optional WSP mandatory
posite blocks
Discs brake unit(s) plus tread
brake unit(s) with composite WSP optional WSP mandatory
WSP mandatory
blocks
v ≤ 120
Discs brake unit(s) plus tread
brake unit(s) with all types
of blocks except composite
blocks
WSP optional WSP optional
Tread brake units with all
types of blocks except com-
posite blocks
The use of adhesion τ shall be determined in accordance with 5.6.
Independent dynamic braking force shall be taken into account when determining demanded wheel/rail
adhesion.
In the case of rail vehicles that are capable of running alone, there shall be a means of ensuring that a fault
in the WSP (e.g. reference speed higher than true train speed) does not result in a continuous release of the
brakes on the entire vehicle. There is no need for two independent WSP systems on a single vehicle on which
there is a brake system that cannot be influenced by the WSP.
NOTE 2 In Europe, additional requirements are defined in EN 15595.
NOTE 3 In Japan, additional requirements are defined in JRIS R 1607.
NOTE 4 In China, additional requirements are defined in TB/T 3009.
NOTE 5 In the United Kingdom, additional guidance is given in GM/GN2695.
NOTE 6 In Europe, for all rail vehicle/unit/train with wheels having a nominal new diameter less than 840 mm and
τ > 0,11, EN 14198 applies.
4.7 Enhancement of wheel/rail adhesion
Vehicles/units can be fitted with a means to compensate for insufficient wheel/rail adhesion during braking.
Any system for enhancement of wheel/rail adhesion shall be based upon the application of a suitable
substance, for example, sand, to the wheel/rail interface when the level of adhesion available at this interface
is less than the level of adhesion demanded by the brake and it shall be available at all times during braking.
This sys
...

Norme
internationale
ISO 24221
Première édition
Applications ferroviaires — Système
2024-03
de freinage — Exigences générales
Railway applications — Braking system — General requirements
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .iv
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Exigences de conception . 2
4.1 Exigences générales du système de freinage .2
4.2 Exigences générales de sécurité .3
4.3 Exigences relatives au système de freinage principal .3
4.3.1 Exigences générales .3
4.3.2 Fonctions générales au niveau du train .5
4.3.3 Exigences supplémentaires au niveau du véhicule .8
4.4 Gestion des freins / conjugaison des freins .9
4.5 Systèmes de freinage supplémentaires .10
4.5.1 Généralités .10
4.5.2 Freinage dynamique indépendant .10
4.5.3 Frein direct indépendant pour les locomotives et les engins de traction .11
4.6 Anti-enrayeur . 13
4.7 Amélioration de l’adhérence roue/rail .14
4.8 Compatibilité à des fins de secours . 15
5 Exigences de calcul .15
5.1 Aspects généraux . 15
5.2 Calcul des performances . 15
5.2.1 Généralités . 15
5.2.2 Calculs pour le mode dégradé . .16
5.3 Conditions de charge applicables .16
5.4 Freinage de service .16
5.5 Capacité thermique .16
5.5.1 Généralités .16
5.5.2 Conditions.17
5.5.3 Intégrité structurelle des composants du frein .17
5.5.4 Allongement de la distance d'arrêt .17
5.5.5 Cycle de service .18
5.6 Adhérence roue/rail.19
5.7 Frein de stationnement .19
Annexe A (informative) Système de freinage pneumatique automatique .20
Annexe B (informative) Niveaux d’exigence d'adhérence roue/rail appliqués en Europe .22
Annexe C (informative) Relation entre le présent document et les réglementations locales du
Japon .24
Bibliographie .25

iii
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux
de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général
confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire
partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient en particulier de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne prend pas position concernant la preuve,
la validité ou l'applicabilité de tout droit de propriété intellectuelle revendiqué à cet égard. À la date de
publication du présent document, l'ISO n'a pas reçu d'avis de droits de propriété intellectuelle susceptibles
d'être nécessaires pour mettre en application ce document. Toutefois, les responsables de la mise en
application sont avertis qu'il ne s'agit pas nécessairement des informations les plus récentes, qui peuvent
être obtenues à partir de la base de données des droits de propriété intellectuelle disponible à l'adresse
suivante: www.iso.org/patents. L'ISO et l'IEC ne sauraient être tenues pour responsables de ne pas avoir
identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données pour
information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion de
l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles techniques au
commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/foreword.html.
Le présent document a été élaboré par le Comité Technique ISO/TC 269, Applications ferroviaires, sous-comité
SC 2, Matériel roulant.
Il convient que l'utilisateur adresse tout retour d'information ou toute question concernant le présent
document à l'organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes se
trouve à l'adresse www.iso.org/members.html.

iv
Norme internationale ISO 24221:2024(fr)
Applications ferroviaires — Système de freinage — Exigences
générales
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie les exigences générales relatives aux systèmes de freinage. Ce document porte
sur les principes généraux et les exigences générales des systèmes de freinage.
Ce document est applicable à tous les types de matériel roulant au cours de la conception et tout au long de
leur durée de vie. Ce document ne spécifie pas les critères de performance de freinage.
Ce document peut être appliqué à tout type de matériel roulant ayant un contact métal sur métal entre la
roue et le rail, quelle que soit la classification de la vitesse.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour
les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 4975, Applications ferroviaires — Système de freinage — Qualité de l’air comprimé destiné aux appareils et
systèmes pneumatiques
1)
ISO 10516, Applications ferroviaires — Masses de référence des véhicules
ISO 20138 (toutes les parties), Applications ferroviaires — Calcul des performances de freinage (freinage
d’arrêt, de ralentissement et d’immobilisation)
ISO 24478:2023, Applications ferroviaires — Freinage — Vocabulaire générique
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de ISO 24478, ISO 20138-1 ainsi que les
suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en normalisation,
consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
exploitation générale
mode d'exploitation des unités destinées à être accouplées à d'autres unités dans une composition de train
qui n'est pas définie au stade de la conception
3.2
évaluation
processus consistant à estimer ou à décider de la quantité, de la valeur, de la qualité ou de l'importance de
quelque chose
1) En cours d’élaboration. Stade au moment de la publication : ISO/DIS 10516:2024.

3.3
essai
processus consistant à utiliser ou à essayer quelque chose pour voir s'il fonctionne, s'il est adapté ou s'il
répond aux règles
3.4
vérification
processus consistant à prouver que quelque chose existe ou est vrai, ou s'assurer que quelque chose est correct
3.5
condition nominale
ensemble donné de conditions (rail sec, voie droite et plane, par exemple) utilisé pour déterminer les
performances de freinage sans marge de sécurité ni niveau de confiance
3.6
mode normal
condition d'exploitation avec tous les freins prévus opérationnels et fonctionnant comme spécifié
Note 1 à l'article: Certaines unités de freinage peuvent être intentionnellement isolées.
3.7
mode dégradé
condition d'exploitation où certains freins ne sont pas opérationnels et/ou ne fonctionnent pas comme prévu
EXEMPLE Défaillance de l'équipement, fuite,
3.8
condition dégradée
facteur externe nuisant à la performance de freinage
EXEMPLE Faible adhérence roue/rail, vent, glace, neige.
3.9
charge maximale de freinage
condition de charge correspondant à la masse maximale de la charge utile à des fins de freinage
4 Exigences de conception
4.1 Exigences générales du système de freinage
L'objectif du système de freinage principal est de garantir le ralentissement, le maintien de la vitesse dans
une pente descendante, l'arrêt du train et l'immobilisation du train/unité lorsqu'il est arrêté.
Le système de freinage principal doit permettre le freinage de service, le freinage d'urgence et le freinage
d’immobilisation.
Les véhicules ferroviaires/unités conçus et destinés à être accouplés et exploités ensemble doivent être
équipés d'un système de freinage compatible pour assurer la fonction de freinage dans tous les véhicules/
unités du train.
Des systèmes de freinage supplémentaires peuvent être inclus, par exemple un freinage de sécurité, un
freinage en cas de tremblement de terre.
Les systèmes de freinage peuvent inclure des fonctions qui appliquent temporairement la traction et le
freinage en même temps (le frein de déneigement, le démarrage en côte, par exemple).

Les véhicules motorisés spéciaux, dans leur mode de circulation, suivent généralement les exigences
applicables aux locomotives. Les véhicules spéciaux qui sont tractés pendant leur mode de circulation
suivent généralement les exigences applicables aux véhicules de transport de marchandises.
NOTE Les «véhicules spéciaux» sont des machines qui comprennent les machines de contrôle des infrastructures
et les engins de voie
Le système de freinage peut intégrer la fonction d'ajustement de l’effort de freinage selon la charge du
véhicule ferroviaire/unité/train.
Dans les systèmes de freinage utilisant de l'air comprimé, la qualité minimale de l'air doit être conforme à la
norme ISO 4975.
Des informations plus détaillées sur les systèmes de freinage pneumatique automatique figurent à
l'Annexe A.
Des informations sur certaines exigences nationales relatives aux systèmes de freinage sont données à
l'Annexe C.
4.2 Exigences générales de sécurité
Si un signal de commande de frein d’urgence est activé au niveau du train, aucune défaillance unique du
système de freinage principal ne doit entraîner une perte de plus de 50 % de l’effort de freinage total du train.
Toute commande de freinage sur une ligne de commande de freinage de service ou d'urgence au niveau du
train doit toujours annuler toute consigne de traction.
Après l'activation d'une commande de frein de stationnement, aucune défaillance unique du système de
freinage ne doit entraîner la perte complète et permanente de l’effort de freinage d’immobilisation du train.
La fonction de freinage d’urgence d'un train doit être automatique. Toute rupture involontaire de la ligne de
commande de freinage d’urgence au niveau train (perte d'intégrité résultant d'une séparation involontaire
du train causée par une défaillance mécanique, par exemple) doit immédiatement entraîner un signal de
commande de freinage d'urgence au niveau du train à tous les véhicules du train.
L'énergie de freinage disponible à bord du train, à partir de l’énergie minimale stockée répartie le long du
train conformément à la conception du système de freinage, doit être suffisante pour assurer au moins
un freinage d'urgence capable d'arrêter le train depuis sa vitesse maximale, quel que soit l'état de charge
jusqu'à la charge maximale de freinage. Le stockage local de l’énergie doit tenir compte de la consommation
d’énergie par le système d’anti-enrayage (WSP) dans des conditions dégradées lors d'un freinage d'urgence
(on parle parfois d'inépuisabilité).
Toute consigne de freinage d'urgence doit conduire immédiatement à un signal de commande de freinage au
niveau du train pour un serrage du frein d'urgence et avoir la priorité sur toute demande de freinage et/ou
de traction existante [voir 4.3.2.1 a) à d)].
L'annulation d'une consigne de freinage d'urgence ne doit pas entraîner le desserrage automatique du frein.
Le desserrage d'un freinage d'urgence doit nécessiter une consigne opérationnelle intentionnelle (par le
conducteur ou par le système de commande automatique des trains, par exemple).
La vitesse de propagation du signal de commande de freinage d'urgence au niveau train ne doit pas être
inférieure à 250 m/s.
4.3 Exigences relatives au système de freinage principal
4.3.1 Exigences générales
Un système de freinage principal doit assurer au minimum les fonctions suivantes:
— le serrage et le desserrage du frein d'urgence;

— le serrage et le desserrage du frein de service;
— le serrage et le desserrage du frein d'immobilisation.
Une consigne de freinage pour un serrage de frein doit toujours avoir la priorité sur une consigne de freinage
pour un desserrage de frein qui peut avoir déjà été initiée.
Pour réaliser ces fonctions, un système de freinage principal comporte généralement les caractéristiques
suivantes:
— dispositif(s) de commande de freinage au niveau train;
— dispositifs de consigne de freinage (équipement de la cabine du conducteur, système de contrôle central, etc.);
— ligne(s) de commande de freinage au niveau train;
— dispositif(s) local de commande de freinage;
— unités de frein;
— surveillance et affichage de l'état des freins;
— stockage d'énergie distribué pour la génération de l’effort de freinage.
Pour plus d'explications sur les dispositifs et les signaux, voir la norme ISO 24478:2023, Annexe D.
Lorsqu'une ligne d'alimentation en énergie au niveau train est utilisée et qu'elle est séparée de toute ligne
de commande de freinage au niveau train, il est permis que cette ligne d'alimentation en énergie fournisse
également de l'énergie à d'autres systèmes.
L'énergie contenue dans une ligne de commande de freinage au niveau train et dans un stockage local
d'énergie de freinage ne doit pas être utilisée à d'autres fins que le freinage.
La structure générale d'un système de freinage principal est illustrée à la Figure 1.

a
Il est également possible d'utiliser des lignes de commande de freinage distinctes au niveau train pour la commande
du freinage de service, du freinage d'urgence et du freinage d’immobilisation.
b
Pour certaines applications, la ligne d'alimentation en énergie et la ligne de commande de freinage au niveau train
peuvent être combinées (la conduite générale de frein, par exemple).
c
Selon la mise en œuvre technologique, une ou plusieurs boîtes peuvent être combinées et correspondre à un seul
dispositif.
d
Différents types d'énergie peuvent être utilisés conjointement (pneumatique, électrique, hydraulique, par exemple).
e
La production et l'alimentation en énergie ainsi que le stockage d'énergie au niveau du train ne sont pas dédiés
uniquement au freinage et ne sont pas considérés comme faisant partie du système de freinage.
Figure 1 — Structure générale du système de freinage principal
4.3.2 Fonctions générales au niveau du train
4.3.2.1 Fonctions de commande de freinage
Les fonctions de commande de freinage au niveau du train sont:
a) Le train doit être équipé au minimum d'une ligne de commande de freinage d'urgence au niveau du train
(par exemple, conduite générale pneumatique, boucle électrique de freinage d'urgence).
b) Le train doit être équipé de dispositifs locaux de commande de frein qui sont reliés à la ligne de
commande de freinage au niveau train.
c) Toutes les unités de frein destinées à être utilisées pour le freinage d'urgence doivent être commandées
par chaque ligne de commande de freinage d'urgence au niveau train.
d) Les unités de frein destinées à être utilisées pour le freinage de service doivent être commandées par
au moins une ligne de commande de freinage de service au niveau train (par exemple, câblage, bus de

données). Une ligne de commande de freinage de service au niveau du train peut être combinée avec une
ligne de commande de freinage d'urgence au niveau du train.
Il est possible d'utiliser des unités de frein pour le freinage d'urgence et le freinage de service.
4.3.2.2 Serrage automatique des freins
Afin d'assurer la fonction de freinage automatique, le système de freinage principal doit être conçu selon
un principe de «sécurité intrinsèque» pour le freinage d'urgence. Pour ce faire, il faut généralement annuler
l’énergie présente dans la ligne de commande de freinage d'urgence au niveau train pour commander le
serrage des freins d'urgence.
Si une ligne de commande de freinage séparée au niveau du train est utilisée uniquement pour la commande
du freinage de service, il n'est pas nécessaire qu'elle assure la fonction de freinage automatique.
4.3.2.3 Serrage et desserrage gradués des freins
Le système de freinage principal doit être capable de transmettre un signal de commande de frein de service
gradué au niveau train.
Si le train est équipé de plusieurs dispositifs de consigne de freinage de service (par exemple, plusieurs
cabines de conduite, système ATO), il ne doit pas y avoir plus d'un dispositif de consigne de freinage de
service capable de transmettre une consigne sur le dispositif de commande de freinage au niveau du train à
n'importe quel moment de l'exploitation.
Le système de freinage principal doit pouvoir réaliser au moins sept niveaux d'augmentation du serrage des
freins de service (depuis le desserrage jusqu'au serrage complet des freins de service).
Le déclenchement d’un desserrage direct ou gradué des freins de service dépend des réglementations locales
en vigueur.
NOTE La progressivité peut être réalisée par un dispositif de consigne de freinage dépendant du temps ou de la
position.
4.3.2.4 Dispositifs de consigne de freinage d'urgence
Le système de freinage principal peut inclure différents dispositifs de consigne de freinage d'urgence dédiés
à des fins spécifiques [le système de détection de déraillement, la surveillance de la température à bord des
boîtes d'essieu, le système de contrôle de vigilance (homme mort)].
La performance du freinage d'urgence doit être évaluée avec le dispositif de consigne de freinage d'urgence
qui est le plus lent à générer le ou les signaux de commande de freinage d'urgence au niveau train. Il
s'applique à tous les dispositifs de consigne de freinage d'urgence qui peuvent être utilisés par le conducteur
et aux systèmes de commande des trains ou aux systèmes de protection des trains, mais pas aux systèmes
activés par les passagers.
Si un type de consigne de freinage d'urgence est réalisé par l'action de plusieurs dispositifs de commande
de freinage d'urgence au niveau du train, l'efficacité du freinage d'urgence doit être évaluée dans la
configuration la moins favorable admise en exploitation sans restriction. Par exemple, dans le cas d'un train
équipé d'une ligne de commande de freinage d'urgence pneumatique au niveau du train et une consigne de
freinage d'urgence est effectuée en ouvrant deux valves et si le train est autorisé à fonctionner avec l'une de
ces deux valves isolée sans restrictions, la performance du freinage d'urgence est évaluée avec l'ouverture
d'une seule valve.
NOTE Le dispositif le plus lent à générer le signal de commande de freinage d'urgence au niveau train est celui
pour lequel la distance d'arrêt est la plus longue.

4.3.2.5 Freinage d’immobilisation
4.3.2.5.1 Généralités
Le freinage d’immobilisation doit permettre de maintenir un train immobile soit pendant une certaine
période, soit en permanence lorsqu'il n'est pas en exploitation, avec ou sans réalimentation en énergie.
Le freinage d’immobilisation est utilisé pour les fonctions suivantes:
— maintien à l’arrêt (voir ISO 24478:2023, 3.4.5);
— immobilisation en ligne (voir ISO 24478:2023, 3.4.6);
— stationnement (voir ISO 24478:2023, 3.4.7).
4.3.2.5.2 Maintien à l’arrêt
La fonction de maintien à l’arrêt doit être en mesure de:
— immobiliser le train temporairement à l’arrêt (dans une gare, devant un signal, par exemple),
— immobiliser le train sur une pente lors d'un démarrage en côte (frein anti-recul).
NOTE 1 La fonction de maintien à l’arrêt n'est censée être active que lorsque le train est à l'arrêt après un serrage
du frein de service ou du frein d'urgence.
NOTE 2 La fonction de maintien à l’arrêt peut être assurée soit par le véhicule ferroviaire de tête, soit par la
locomotive seule, soit par les deux, soit par plusieurs véhicules le long du train.
NOTE 3 La fonction de maintien à l’arrêt peut être appliquée simultanément avec une commande de traction (frein
anti-recul, démarrage en côte).
NOTE 4 L'énergie utilisée par le système de freinage peut être réalimentée pendant l'utilisation de la fonction de
maintien à l’arrêt.
4.3.2.5.3 Immobilisation en ligne
La fonction d'immobilisation en ligne doit être capable de maintenir un train à l'arrêt dans des conditions de
charge spécifiées, pendant une période définie et sur une pente définie, en utilisant uniquement l'énergie du
système de freinage stockée à bord du train, sans réalimentation.
NOTE 1 La fonction d'immobilisation en ligne est active lorsque le train est à l'arrêt après un serrage du frein de
service ou du frein d'urgence.
NOTE 2 La fonction d'immobilisation en ligne est normalement prévue avec un train à sa charge maximale, sur la
pente maximale de la ligne et pendant au moins deux heures pour les trains transportant des voyageurs, et au moins
30 minutes pour les autres types de trains.
NOTE 3 Il est possible de remplacer la fonction du frein d'immobilisation par celle du frein de stationnement, si cela
permet d'obtenir les performances requises.
4.3.2.5.4 Stationnement
La fonction de stationnement doit pouvoir maintenir un véhicule ferroviaire/unité/train à l'arrêt dans
des conditions de charge spécifiées pendant une période de temps indéterminée jusqu'à ce qu'il soit
intentionnellement desserré et sur une pente définie sans réalimentation de l'énergie du système de freinage.
Des dispositifs externes supplémentaires (des cales, par exemple) peuvent être utilisés pour compléter le
frein de stationnement, en cas de dépassement des conditions définies (la pente, la charge, par exemple).
NOTE 1 La fonction de stationnement peut être utilisée pour la fonction d'immobilisation en ligne.

NOTE 2 Des dispositifs externes supplémentaires peuvent être stockés à bord ou mis à disposition dans des espaces
dédiés du réseau (une gare de marchandises, par exemple).
4.3.2.6 Contrôle de la fonctionnalité des freins
Au minimum, les fonctions et caractéristiques suivantes du système de freinage doivent pouvoir être
contrôlées:
— la continuité de la ligne(s) de commande de freinage d'urgence au niveau train;
— la disponibilité de l'alimentation en énergie de freinage le long du train;
— l'état du frein de stationnement (serré, desserré et éventuellement isolé);
— le déclenchement du signal de commande de freinage d'urgence au niveau train par chaque dispositif de
consigne de freinage d'urgence;
— le serrage des unités de frein déclenché par une consigne de freinage d'urgence;
— l'état des unités de frein d’urgence (serrés, desserrés ou isolés);
— le déclenchement du signal de commande de freinage de service au niveau train par chaque dispositif de
consigne de freinage de service;
— le serrage des unités de frein déclenché par une consigne de freinage de service;
— le desserrage complet des unités de frein lorsqu'il est commandé;
— l'état (marche/arrêt) du système d’anti-enrayage (WSP), s'il est installé.
4.3.2.7 Suivi de l'état des freins pendant la circulation
En cours de circulation, le système de freinage doit fournir les informations suivantes pour le suivi de l'état
des freins:
— le niveau de la ou des lignes de commande du frein de service au niveau train et l'état de la ligne de
commande du frein d'urgence au niveau train;
— l'état, serré ou desserré, d'au moins une unité de frein de service et d’une unité de frein d'urgence (une
unité installée sur le véhicule ferroviaire équipé d'une cabine active, par exemple). L’unité de frein
contrôlée peut être utilisée à la fois pour le freinage d'urgence et le freinage de service;
— le niveau (la tension, la pression, par exemple) de la ligne d'alimentation en énergie au niveau train vers
le stockage d'énergie réparti pour la génération de l’effort de freinage;
— la disponibilité et l'état, serré ou desserré, des autres systèmes de freinage s'ils peuvent être utilisés
indépendamment du système de freinage principal (frein dynamique, par exemple).
NOTE L'état des freins est généralement présenté au conducteur en position normale de conduite dans la cabine
active et/ou à un système de commande automatique de train.
Il est recommandé que les unités de frein de stationnement soient équipées de moyens permettant de
détecter si le frein de stationnement n'est pas desserré et d'envoyer un message au conducteur.
4.3.3 Exigences supplémentaires au niveau du véhicule
4.3.3.1 Dispositif de consigne de freinage d'urgence
Lorsque le véhicule est équipé d'une ou plusieurs cabines de conduite, chaque cabine de conduite doit
comporter au moins deux dispositifs indépendants de consigne de freinage d'urgence accessibles par le
conducteur lorsqu'il est en position normale de conduite. Si l'opération a lieu avec un deuxième membre

du personnel dans la cabine, il est acceptable que l'un des dispositifs de consigne de freinage d'urgence soit
accessible à la place par le deuxième membre du personnel dans leur position normale.
NOTE 1 L'un des dispositifs de consigne de freinage d'urgence est généralement intégré au dispositif principal de
consigne de freinage du conducteur.
NOTE 2 L'un des dispositifs de consigne de freinage d'urgence est généralement activé par un bouton-poussoir
rouge (bouton coup-de-poing).
NOTE 3 Aux fins du présent paragraphe, un dispositif de consigne de freinage de sécurité peut être considéré
comme un dispositif de consigne de freinage d'urgence.
4.3.3.2 Capacités de freinage
Le système de freinage de chaque véhicule ferroviaire ou unité doit être conçu de manière à pouvoir freiner la
masse du véhicule ou de l'unité avec la performance requise dans toutes les conditions de charge. Toutefois,
s'il est prévu de faire circuler des trains comprenant des véhicules ferroviaires partiellement freinés ou non
freinés sans limitation de vitesse, les autres véhicules ferroviaires doivent être conçus pour accepter une
capacité de freinage plus élevée (capacité thermique) afin que le train dans son ensemble puisse être freiné
avec les performances requises dans toutes les conditions de charge.
Chaque véhicule ferroviaire du train doit être capable de dissiper l'énergie de freinage de manière à ce que,
lorsqu'il est utilisé conformément aux instructions du véhicule, aucun dommage ne se produise sur les
composants générant les efforts de freinage (surchauffe des surfaces de friction, par exemple) ou sur les
parties environnantes du véhicule ou de l'infrastructure.
Les exigences en matière de capacité thermique sont énoncées en 5.5.
NOTE 1 La conception des parties environnantes du véhicule ferroviaire et de l'infrastructure n'entre pas dans le
cadre du présent document mais soit
a) doit tenir compte des caractéristiques de fonctionnement du système de freinage, ou
b) toutes les limites imposées par la conception du véhicule ferroviaire et de l’infrastructure doivent être définies
avant la conception du système de freinage.
NOTE 2 La définition de la performance réelle n'entre pas dans le cadre du présent document.
4.3.3.3 Application de l'effort manuel
L'effort manuel requis pour actionner les interfaces mécaniques, telles que les manettes, les leviers, etc., doit
faire l'objet d'une évaluation ergonomique.
Tout frein de stationnement manuel doit être conçu de manière à pouvoir être complètement serré avec
un effort de serrage à l'interface mécanique (volant de frein à vis, levier, etc.) ne dépassant pas 500 N. Il
est recommandé d'utiliser une valeur cible inférieure lors de la conception des dispositifs de frein de
stationnement.
NOTE 1 En Europe, l’effort d'application maximal recommandé est de 250 N.
NOTE 2 Au Japon, l’effort d'application maximal recommandé est de 294 N à une main ou de 441 N à deux mains,
conformément aux normes de réglementation technique des chemins de fer japonais, Article 69, et aux spécifications
du modèle approuvé (voir Référence [22]).
4.4 Gestion des freins / conjugaison des freins
La conjugaison des freins peut se faire soit au niveau local (par exemple, niveau du bogie), soit au niveau du
train, soit aux deux.
La conjugaison des freins peut être réalisée avec plus d’un système de freinage agissant simultanément, ou
en remplaçant l'effort de freinage d’une unité de frein par l'effort de freinage d'une autre unité de frein.

Les modes de conjugaison suivants peuvent être envisagés:
— substitution: remplacement de l’effort de freinage d'une unité de frein par un autre, généralement le
freinage à friction lorsque le freinage dynamique est actif;
— conjugaison fixe: ajout d'un effort de freinage constant, typiquement l’effort de freinage du frein à friction,
à l’effort de freinage du frein dynamique;
— conjugaison programmée: ajustement, typiquement, de l’effort de freinage du frein à friction sur l’effort
de freinage du frein dynamique prévu, conformément à une caractéristique convenue (uniquement
l’information frein dynamique activé/désactivé);
— conjugaison continue: ajustement, typiquement, de l’effort de freinage du frein à friction, à l’effort de
freinage obtenu du frein dynamique.
D'un point de vue économique/environnemental, une consigne de freinage de service, par exemple,
l’utilisation de l'interface de freinage du conducteur ou un freinage de service automatique par l'un des
systèmes de protection du train, devrait déclencher les unités de freinage dynamique avant les autres, si les
unités de frein dynamique sont capables d'assurer la performance de freinage requise. Si ce n'est pas le cas,
elle peut être remplacée par d'autres unités de frein du système de freinage principal ou être conjuguée à
celles-ci.
Si le système de freinage dynamique satisfait aux exigences de sécurité requises, le frein dynamique peut
également être utilisé dans la stratégie de conjugaison lors des freinages d’urgence.
La conjugaison des freins doit respecter l’exigence d'adhérence maximale telle que définie en 5.6.
4.5 Systèmes de freinage supplémentaires
4.5.1 Généralités
Le paragraphe 4.5 décrit certains types de systèmes de freinage supplémentaires. Le présent document ne
précise pas s'il est nécessaire ou non d'installer des systèmes de freinage supplémentaires sur un véhicule,
une unité ou un train.
4.5.2 Freinage dynamique indépendant
Le freinage dynamique indépendant est un système de freinage supplémentaire qui peut être appliqué
indépendamment des autres systèmes de freinage ou en combinaison avec ces derniers. Par exemple, lorsque
le train circule sur des pentes importantes ou longues, ou les deux, il convient que le freinage dynamique
puisse être appliqué indépendamment des freins à friction du train.
Le freinage dynamique peut recevoir une commande venant d’un ou plusieurs des moyens suivants:
— un dispositif de consigne de freinage dynamique dédié;
— un dispositif de consigne de freinage dynamique combiné à un dispositif de consigne de traction;
— un système automatique de contrôle des trains (régulateur de vitesse, par exemple); si la configuration
des freins le permet.
Il doit être possible de faire varier le freinage dynamique indépendant avec un minimum de sept niveaux, y
compris «DÉSACTIVÉ» et «MAXIMUM».
Le freinage dynamique indépendant qui a été appliqué séparément par le dispositif de consigne de freinage
de freinage dynamique dédié peut être remplacé automatiquement par le frein à friction local à basse vitesse
seulement (vitesse de manœuvre maximale, par exemple).

4.5.3 Frein direct indépendant pour les locomotives et les engins de traction
4.5.3.1 Exigences générales
Le frein direct indépendant est un système de freinage supplémentaire qui peut être appliqué séparément
des autres systèmes de freinage ou en combinaison avec ces derniers, et n’est pas destiné à être utilisé
comme système de freinage principal au niveau du train. Il est utilisé comme:
— un frein ajustable et à action rapide pour les mouvements de manœuvre des locomotives ou lorsque les
engins de traction fonctionnent seuls,
— un système de freinage supplémentaire pour les véhicules sur rail qui peut être utilisé individuellement
lorsque la défaillance d’une unité de commande (distributeur de freinage, par exemple) entraînerait une
perte d’effort de freinage de plus de 50 % et qu’aucun autre système de freinage n’est disponible comme
dispositif de secours,
— un frein de maintien à l’arrêt décrit en 4.3.2.5.2.
Les locomotives et les engins de traction qui peuvent être exploités individuellement doivent être équipés
d’un frein direct indépendant en plus du système de freinage principal si aucun frein direct au niveau du
train en tant que système de freinage principal n'est mis en œuvre. Il est permis d’équiper les voitures-
pilotes d’un frein direct indépendant pour fournir un frein de maintien à l’arrêt.
NOTE 1 Le frein direct indépendant peut être utilisé comme frein de maintien à l’arrêt afin de maintenir le train
immobile lors d'un essai de freinage du système de freinage principal du train.
NOTE 2 Le frein direct indépendant peut être utilisé comme un frein de maintien à l’arrêt qui est déclenché
automatiquement par les systèmes de contrôle des trains (comme la commande d'ouverture des portes).
4.5.3.2 Serrage du frein direct indépendant par le conducteur
Les dispositifs de consigne de freinage direct indépendant doivent être séparés des dispositifs de consigne
du système de freinage principal.
S'il est prévu que les locomotives fonctionnent en traction multiple, il est permis que le frein direct
indépendant des deux locomotives soit contrôlé par le(s) dispositif(s) de consigne de freinage direct
indépendant de la locomotive de tête. Cela peut être réalisé par le transfert de signaux électriques/
électroniques ou par une connexion pneumatique dédiée entre véhicules.
Il doit être possible de faire varier l’effort de freinage directe indépendante avec un minimum de sept
niveaux, y compris «DESSERRÉ» et «COMPLÈTEMENT SERRÉ».
NOTE Ces niveaux peuvent être obtenus, par exemple, grâce à des positions crantées sur le dispositif de consigne
de freinage ou grâce à la possibilité pour le conducteur d'appliquer des consignes sur un dispositif de consigne de
freinage dépendant du temps afin d'obtenir des efforts de freinage différents.
4.5.3.3 Exigences fonctionnelles
Un frein direct indépendant, le cas échéant, doit pouvoir fonctionner en parallèle avec le système de freinage
principal.
Pour les systèmes où le frein direct indépendant et le système de freinage principal agissent sur le même
essieu, lorsque des consignes de freinage sont envoyées simultanément par le frein direct indépendant et le
système de freinage principal, celui dont l’effort de freinage est le plus élevé doit prendre effet.
L'alimentation en énergie du frein direct indépendant doit être conçue de manière à ce qu'aucune défaillance
ponctuelle de l'alimentation locale en énergie du système de freinage principal n'entraîne une perte totale
du frein direct indépendant, afin de garantir au moins un freinage direct indépendant.
Aucune défaillance du système de frein direct indépendant ne doit entraîner une perte totale du freinage
principal, voir 4.2.
La conception du frein direct indépendant ne doit pas supposer un niveau d'adhérence maximale roue/
rail supérieur à 0,25, s’il est utilisé comme frein de maintien à l’arrêt. Pour les autres utilisations, le niveau
d’adhérence maximal supposé doit être conforme au 5.6.
NOTE 1 L’effort de freinage maximal du frein direct peut être différent de celui du système de freinage principal du
véhicule ferroviaire.
Un message d’erreur doit être affiché dans le poste de conduite actif si une consigne de desserrage est émise
à partir du poste de conduite actif et si le frein direct reste serré n’importe où dans la composition de train.
Dans le cas des freins directs à commande électropneumatique et électronique, les exigences suivantes
s’appliquent:
— le signal de freinage doit être basé sur le principe de «mise sous tension pour desserrage»;
— un message d’erreur doit être affiché dans le poste de conduite actif si une consigne de serrage est émise
à partir du poste de conduite actif et si la vitesse de 60 km/h a été dépassée;
— soit aucune défaillance ponct
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