Panoramica sui freni ad aria compressa
Ogni rotabile è equipaggiato con freni meccanici che agiscono esercitando una pressione sui ceppi freno contro le ruote. I ceppi possono essere azionati manualmente tramite freni a mano o automaticamente utilizzando aria compressa.
L'applicazione dei freni con aria compressa è più rapida, motivo per cui alcuni rotabili sono dotati di freni moderabili, invece dei soli freni a mano. Inoltre, l'aria compressa permette di applicare i freni in modo sincronizzato lungo tutto il treno, tramite il cosiddetto freno continuo. I principali componenti che costituiscono l'impianto di frenatura ad aria compressa sono:
Serbatoio principale
Il serbatoio principale è un recipiente ad alta capacità presente sulle unità di trazione. Questo serbatoio contiene aria, di solito pompata in automatico fino a 8 bar da un compressore di bordo. Il suo scopo è quello di fornire pressione all'impianto di frenatura, ma a volte può alimentare anche altri sistemi, come trombe e tergicristalli.
Condotta generale
La condotta generale (CG) è un sistema di tubazioni pneumatiche progettato per distribuire l'aria compressa lungo tutto il treno. In un convoglio correttamente accoppiato, le condotte sono collegate tra i singoli carri con i rubinetti di testata aperti. Tuttavia, alle estremità del treno, questi rubinetti vengono chiusi per evitare che l’aria fuoriesca in atmosfera. Ciò consente alla CG di essere pressurizzata a 5 bar durante la marcia normale, utilizzando i serbatoi principali disponibili. Sebbene il volume d'aria necessario per riempire la CG sia relativamente basso, aumenta con l'aggiunta di ogni nuovo rotabile al convoglio.
Serbatoi ausiliari
I serbatoi ausiliari (SA in breve) sono recipienti di medio volume presenti su ciascun rotabile. Vengono pressurizzati dalla CG e immagazzinano aria compressa pronta per l'applicazione i freni al bisogno. Sebbene possano impiegare molto tempo per caricarsi, a seconda del numero di rotabili presenti in un treno, durante il normale utilizzo tendono a non esaurirsi mai.
Cilindri freno
I cilindri freno (CF in breve) sono recipienti a basso volume situati su ciascun rotabile e sono responsabili dell’applicazione dell'effettiva forza frenante. Una volta pressurizzati dai serbatoi ausiliari, i CF spingono i ceppi freno contro le ruote, causando la riduzione della velocità del rotabile.
La pressione dei CF può essere scaricata manualmente in situazioni in cui possa risultare necessario.
Rubinetto del freno
I freni ad aria compressa, sia moderabili che continui, sono azionati da rubinetti di controllo situati nelle cabine delle unità di trazione, solitamente sotto forma di leve. Esistono diversi tipi di rubinetti e devono essere correttamente collegati per garantirne il corretto funzionamento.
Ricarica della CG
A causa delle perdite, nessun componente dell'impianto di frenatura può rimanere pressurizzato indefinitamente. Generalmente, è necessario un po' di tempo per riportare i componenti dei rotabili inutilizzati al loro livello di pressurizzazione ottimale, prima che possano essere nuovamente messi in moto. I due fattori principali che influenzano questo processo sono i serbatoi principali, che si ricaricano tanto rapidamente quanto i loro rispettivi compressori, e i serbatoi ausiliari, che potrebbero richiedere più tempo per caricarsi, a seconda del numero di rotabili presenti nel treno.
Aggiungere ulteriori unità di trazione al convoglio per velocizzare la ricarica è una soluzione efficace, così come aumentare i giri del motore.
Meccanismo di sicurezza d'arresto automatico
Una caratteristica di sicurezza fondamentale dell'impianto di frenatura ad aria compressa è che, in caso di interruzione della connessione tra rotabili, come ad esempio a seguito di un deragliamento, i freni d'emergenza si attivano automaticamente su entrambe le sezioni del treno, poiché la pressione nella CG viene scaricata nell'atmosfera. Questa caratteristica è cruciale nel design dell'impianto di frenatura ad aria compressa dei treni.