Descripción General del Sistema de Frenos de Aire

Para que los trenes puedan reducir la velocidad de manera efectiva, cada vehículo que los contiene debe aplicar los frenos de manera relativamente simultánea. Esto se logra mediante el sistema de frenos de aire del tren. Cada vehículo ferroviario viene equipado con una manga de línea de aire a cada extremo. Cuando los vehículos están acoplados entre sí, sus líneas de aire también están conectadas entre sí. De esta forma, el conductor de un vehículo en cabeza puede accionar los frenos en todo el tren, utilizando un único dispositivo de control de frenos de tren.

El aire en el sistema de frenos es bombeado por compresores que se encuentran a bordo de los vehículos motorizados y se comparte en todo el tren a través de un sistema de válvulas, tuberías y mangueras. Para simplificar, el sistema puede verse como compuesto por tres unidades separadas: depósito principal, tubería de freno y cilindro de freno.

Main Reservoir

El depósito principal es un recipiente de gran volumen que se encuentra a bordo de vehículos motorizados. Por lo general, el compresor integrado lo mantiene presurizado a un nivel alto y sirve para proporcionar presión al resto del sistema.

Brake Pipe

La tubería de freno, presurizada por el depósito principal, es un sistema de válvulas, tuberías y mangueras que se extienden a lo largo de todo un tren. En cada acoplamiento, el flujo de aire se puede abrir o cerrar manualmente, mediante una válvula en su base, llamada llave de ángulo. Esto se hace en los extremos del tren, para evitar que el aire comprimido se escape a la atmósfera. En condiciones normales de funcionamiento, la tubería del freno mantiene una presión de 5 bar.

Auxiliary Reservoirs

Auxiliary reservoirs are medium volume vessels found on each individual vehicle. Pressurized by the brake pipe, they store pressure that is ready to apply brakes on demand. While auxiliary reservoirs can take a long time to charge, they practically never run out during regular operation.

Brake Cylinders

Finalmente, cada vehículo individual tiene uno o más de sus propios cilindros de freno. Estos son recipientes de bajo volumen que ejercen presión sobre un pistón, que presiona las zapatas de freno del vehículo contra las ruedas, lo que hace que disminuya la velocidad. Una válvula de control reacciona a los cambios de presión en la tubería del freno, presurizando los cilindros de freno con aire en consecuencia, desde recipientes especializados que se encuentran en cada vehículo, llamados depósitos auxiliares.

Train Charging

Due to leaks , no brake components can remain pressurized indefinitely. It usually takes some time to bring the components of unused vehicles to their nominal, high pressure level, before they can be set in motion. The two biggest factors are the main reservoir, which will charge as quickly as the respective compressor is capable to, and auxiliary reservoirs, which may take a long time to charge, depending on how many vehicles there are in the train.

Adding additional locomotives to the train to improve charging speeds is a viable option, as is revving the engine .

Train Brake Application

Train brake is applied by a control device found in motorized rail vehicles. Applying brakes on a fully charged train functions by air getting dumped from the brake pipe to the atmosphere. This forces auxiliary reservoirs to feed their stored pressure to brake cylinders, pressing brake shoes against the wheels.

Train Brake Release

Al operar la palanca del freno de tren, el maquinista controla la presión de la tubería del freno, afectando indirectamente la cantidad de aire suministrado a cada cilindro de freno del tren. Al mover la palanca del freno de tren hacia "aplicar", el maquinista descarga aire de la tubería del freno hacia la atmósfera. Las válvulas de control de cada vehículo liberan la presión contenida en los depósitos auxiliares hacia los cilindros de freno y, por lo tanto, aplican los frenos. Al mover la palanca del freno del tren en la dirección de "liberar", el maquinista presuriza la tubería del freno con aire del depósito principal. Esto vuelve a llenar el depósito auxiliar y las válvulas de control reaccionan descargando la presión del cilindro del freno a la atmósfera, liberando los frenos.

Automatic Stop Safety Mechanism

Crucial safety feature of the compressed air brake system is that, in case of vehicle connection getting severed, such as due to a derailment , brake pipe pressure will be lost to the atmosphere, resulting in automatic full brake application on both remaining train parts. This is integral to the compressed air brake system design in trains.