Freno de aire Westinghouse es el nombre que se le da a los sistemas de frenos de ferrocarril que utilizan aire comprimido para funcionar .
El primer sistema de frenos de aire confiable ( automático ) fue patentado por George Westinghouse el 5 de marzo de 1872 . El invento de Westinghouse fue verdaderamente revolucionario para los ferrocarriles, proporcionando un frenado confiable, lo que, a su vez, amplió el rango de velocidades con el que podían moverse los trenes de aquellos años. Westinghouse también propuso muchas adiciones a su invento, lo que hizo posible aplicarlo en una amplia variedad de sistemas de frenado automático. En 1893, el Congreso de los EE . UU. incluso aprobó una Ley de Dispositivos de Seguridad Ferroviaria especial , haciendo obligatorio el uso de tales sistemas. Solo enEstados Unidos para 1905, más de 2 millones de vagones de carga, pasajeros, correo y equipaje , así como unas 89 mil locomotoras estaban equipadas con frenos automáticos Westinghouse.
En el sistema de frenos de aire más simple, que se denomina sistema de acción directa (o freno de acción directa ), el aire comprimido presiona contra un pistón en un cilindro. El pistón está conectado a una zapata de freno , que roza contra la rueda del vagón o locomotora, haciendo que se detenga. El aire comprimido es suministrado por el compresor de la locomotora de vagón a vagón a través de una línea de freno especial (sistema de tuberías) que pasa por todo el tren y tiene insertos flexibles entre los vagones . El problema fundamental de un sistema de este tipo es que, en caso de una violación de la estanqueidad de la línea o sus conexiones, la presión en el sistema caerá y es posible que no sea suficiente para un frenado confiable, lo que puede provocar un accidente. Los sistemas de acción directa se usan solo en locomotoras, tienen un esquema de dos circuitos, cuando cada bogie tiene su propio circuito independiente.
Para remediar esta deficiencia de los sistemas de acción directa, Westinghouse propuso que cada automóvil estuviera equipado con un depósito de aire, así como con una "válvula triple" especial, también llamada válvula de control.
A menudo se dice que la válvula "triple" se llama así porque realiza tres funciones. De hecho, esto es un mito, porque solo tiene dos funciones: aplica fuerza a los frenos y los suelta. Por supuesto, en paralelo, realiza otras operaciones relacionadas, por ejemplo, mantener la fuerza, o permitir que el depósito de aire se llene cuando se suelta. En su patente principal, Westinghouse se refiere a la "disposición de válvula triple" porque consta de tres componentes: una válvula de asiento que suministra aire desde el depósito a los cilindros de freno, una válvula de llenado del depósito y una válvula que libera los cilindros de freno.
El principio de funcionamiento del sistema es el siguiente:
A diferencia de los sistemas de acción directa, el sistema Westinghouse utiliza una caída en la presión de la línea para iniciar el frenado. Cuando el conductor necesita reducir la velocidad, abre la válvula de freno que conecta la línea de aire del tren con la atmósfera, la presión en la línea disminuye y los cilindros de freno de los vagones se activan. Si se cierra la válvula, el compresor de la locomotora restablece la presión en la línea, la presión sube, los cilindros de freno de los vagones se abren a la atmósfera, liberando los frenos y recargando los tanques.
De esta manera, el sistema Westinghouse se vuelve confiable; al fin y al cabo, cualquier daño en la línea aérea en cualquiera de sus tramos, incluso uno tan grave como la rotura de un tren, provocará la parada inmediata de todo el tren. Por eso, al freno Westinghouse se le llama automático .
Los sistemas de frenos de aire modernos constan de dos partes:
En modo normal, el conductor reduce la presión en la línea en una cierta cantidad. Se necesitan unos segundos para que disminuya la presión en la línea y unos segundos más para que los frenos funcionen en todo el tren. Pero para el frenado de emergencia, la línea está directamente conectada a la atmósfera, lo que conduce a la operación inmediata de todos los cilindros de freno. Del mismo modo, el sistema opera en caso de violación de la integridad de la carretera u otro accidente.
Plantear el problema del uso de emergencia del sistema le agrega un componente más. La válvula triple se divide en dos partes: estándar, utilizada en modo normal, y de emergencia, que responde a una fuerte disminución de la presión en la línea de aire. El tanque de aire también se divide en dos partes: estándar y de emergencia. Tal depósito se llama "dos compartimentos". Durante el funcionamiento normal, la presión se suministra a los cilindros de freno solo desde el compartimiento normal, mientras que durante el frenado de emergencia, ambos se encienden y la fuerza de frenado aumenta en un 20-30%.
La parte de emergencia de la válvula triple se activa por una caída de presión extremadamente rápida en la línea. Dado que los trenes suelen ser largos y el diámetro de la línea es relativamente pequeño, la fuerza de frenado será notablemente mayor en la cabeza del tren (en caso de un frenado de emergencia iniciado por el conductor) o en el área de un corte de línea. Para evitar el funcionamiento desigual de los frenos a lo largo del tren, el acelerador de cada coche, cuando se activa, produce una reducción de presión adicional en la línea.
Los frenos electroneumáticos (EPB) son un nuevo tipo de frenos de aire que aseguran que todos los sistemas de frenado se apliquen simultáneamente a lo largo de todo el tren, a diferencia de los frenos convencionales que operan secuencialmente a medida que la onda de frenado o vacaciones pasa a lo largo de la línea. Actualmente, los EPT operan en trenes de pasajeros de los países de la antigua URSS , los trenes de cercanías en muchos países, se están probando en América del Norte y Sudáfrica en trenes que transportan mineral y carbón. También hay evidencia de que tales frenos se usaron a fines de la década de 1980 en trenes ICE de alta velocidad en Alemania.
Los EPT soviéticos son de tipo no automático, su distribuidor de aire eléctrico (EVR) de tipo 305 se ensambla en una sola unidad con un distribuidor de aire de tipo 292 (una válvula Westinghouse triple modernizada), se instala una válvula de conmutación entre ellos, conectando al cilindro de freno ese distribuidor de aire que da mas presion. Esto permite, en caso de fallo del EPT, detener el tren con un freno automático convencional. El circuito EPT es de dos cables: el primer cable es el principal, el EVR 305 está conectado a él, y el segundo es el de control, está conectado al principal en el último automóvil y la corriente de control se devuelve a la locomotora a través de él, confirmando la integridad del circuito EPT. La segunda salida del EVR-s está conectada a tierra (conectada a la carrocería), y la corriente de frenado de trabajo regresa a la locomotora a lo largo de los rieles.
Durante mucho tiempo en el extranjero, los trenes de pasajeros tenían una versión de frenos electroneumáticos de tres hilos, que permitía ajustar la fuerza de frenado en uno de siete niveles. En la mayoría de los casos, dicho sistema tiene una confiabilidad insuficiente, ya que se debe aplicar voltaje a los cables para aplicar una fuerza de frenado, pero en la mayoría de los casos, en caso de accidente, dicho sistema también puede funcionar como un freno de aire convencional. En sistemas posteriores, el control se realizaba en un cable, en el que se mantenía constantemente un voltaje constante para liberar los frenos.
Recientemente se han utilizado sistemas de frenos controlados electrónicamente, en los que todos los vagones están conectados por una red de área local, lo que permite que la computadora de la locomotora controle cada freno individualmente, así como recibir por separado información sobre el estado de cada componente del sistema.
Es posible que el freno de aire no funcione si la válvula de la línea de aire está cerrada en uno de los automóviles. Esto conducirá al hecho de que los frenos de los automóviles detrás de la válvula cerrada no podrán responder a los cambios de presión en la línea. Hubo casos en que esto provocó accidentes graves ( el desastre en la estación de Kamenskaya , el accidente ferroviario en la estación de tren de Lyon , el accidente en la región de Chelyabinsk el 11 de agosto de 2011 ).
Se toman medidas especiales de protección para prevenir tales incidentes. Todos los ferrocarriles tienen reglas estrictas, reguladas por una legislación especial, para controlar los trenes antes de un viaje. Estas medidas se aplican en todas las etapas, desde la conexión de las líneas de aire de los vagones y los tanques de carga hasta la verificación de la operación y luego la liberación de cada freno a lo largo de todo el tren. Se presta especial atención al último vagón, la permeabilidad de la línea de la locomotora se verifica utilizando un dispositivo especial o manualmente abriendo la válvula final del último vagón, mientras que el conductor debe confirmar que ve una caída de presión en el manómetro. , y en la composición se escucha un sonido agudo de los aceleradores y en ocasiones incluso se puede ver como el aire que sale del acelerador sopla polvo debajo del coche.
Si el aire fluye a lo largo de todo el tren, pero los frenos de un vagón individual no funcionan, su válvula triple está defectuosa. Dependiendo de la disponibilidad de talleres de reparación, así como de la legislación que rige la cantidad de frenos que no funcionan en un tren, dicho vagón puede retirarse del servicio de inmediato o enviarse para su reparación en el punto disponible más cercano. Además, la integridad de la línea se verifica antes de la salida colocando brevemente el mango del grifo en la posición de sobrecarga (primero), mientras que la tasa de aumento de presión en la línea se puede usar para juzgar su volumen: cuanto más rápido aumenta la presión, más corto es el tiempo. la línea. En trenes de carga largos, la presión casi no aumenta, pero si el aumento es demasiado rápido (la presión aumenta al límite en unos segundos), entonces la línea de freno es corta: un tren corto o cierre de la válvula final en el primer parte del tren.
Otro posible mal funcionamiento es la elección incorrecta de las pastillas de freno, que pueden sobrecalentarse y dejar de funcionar en una pendiente larga. Tal incidente ocurrió en un descenso de 30 kilómetros entre la ciudad de Katoomba y el suburbio de Sydney de Emu Plains en Australia . El tren perdió el control y el choque no ocurrió por casualidad.
El freno de aire moderno difiere del original debido a varios cambios en el diseño de la válvula triple, que no son totalmente compatibles entre sí. Sin embargo, el principio básico de los frenos de aire es el mismo en todo el mundo.
| Frenos de material rodante ferroviario | |
|---|---|
| Elementos del sistema de frenos. | |
| Terminología | |
| frenos | |
| Inventores de los sistemas de frenado | |