Panoramica sui freni ad aria compressa

Per garantire un rallentamento efficace dei treni, è necessario che tutti i rotabili applichino i freni contemporaneamente. Ciò è possibile grazie all’impianto di frenatura ad aria compressa del convoglio. Ogni rotabile è dotato a entrambe le estremità di un tubo flessibile chiamato “condotta generale” (abbreviata in CG), attraverso il quale l'aria compressa viene distribuita. Quando i veicoli sono collegati, anche le loro condotte sono connesse, come se si stringessero la mano. In questo modo il macchinista in testa al treno può azionare i freni lungo tutto il convoglio con un solo dispositivo di controllo.

L'aria presente nell'impianto di frenatura viene pressurizzata dai compressori installati sulle unità di trazione e viene distribuita lungo tutto il treno tramite un sistema di valvole e condotte. In generale, questo sistema può essere suddiviso in tre componenti separate: il serbatoio principale, la condotta generale e il cilindro freno.

Il serbatoio principale è un grande recipiente che si trova a bordo delle unità di trazione. Il compressore di bordo mantiene costantemente l'aria al suo interno a una pressione sufficientemente alta per alimentare il resto dei sistemi.

La CG comprende, oltre ai tubi sui rotabili, anche delle valvole e dei raccordi flessibili. L’aria che pressurizza la condotta proviene dal serbatoio principale. La condotta può essere interrotta tramite i rubinetti di testata presenti su ogni rotabile, per evitare che l’aria fuoriesca in atmosfera. Con i freni completamente allentati, la pressione in CG è pari a 5 bar.

Infine, ogni veicolo dispone di uno o più “cilindri freno” (abbreviati in CF). In fase di frenatura l’aria compressa riempie i cilindri spingendo i ceppi contro le ruote del rotabile, rallentandone la rotazione.
La pressione nei CF è controllata da una valvola chiamata “distributore”, la quale risponde ai cambiamenti di pressione nella CG. Un serbatoio presente su ogni rotabile, noto come “serbatoio ausiliario” (abbreviato in SA), fornisce l’aria compressa necessaria al funzionamento dei CF.

La pressione della CG viene decisa dal macchinista tramite il rubinetto del freno continuo presente in cabina. La pressione della condotta determina indirettamente la pressione nei CF, e quindi la forza di frenatura applicata su tutto il treno.
Quando il rubinetto del freno continuo viene posizionato su “frenatura”, l’aria nella CG viene scaricata in atmosfera, abbassando quindi la pressione nella condotta. Questa variazione viene rilevata dai distributori, che provvederanno a caricare in maniera proporzionata i CF di ogni rotabile.
Al contrario, quando il rubinetto del freno viene posizionato su “sfrenatura”, la CG viene caricata con l’aria proveniente dal serbatoio principale, caricando anche quelli ausiliari e azionando i distributori, che provvederanno a scaricare in atmosfera la pressione contenuta nei CF, rilasciando quindi i freni.

In case the connection between the vehicles is broken, full brakes will apply automatically on both remaining train parts. This safety feature is integral to the pressurized air brake system design. Brake pipe needs to be fully pressurized so that the brakes are released. When the brake pipe loses all pressure, brakes get fully applied. This is also one of the disadvantages of the system – before a train can be safely set in motion, it must be pressurized first. The longer the train, the longer it takes to pressurize the system, particularly the auxiliary reservoirs. With long trains, adding extra locomotives can help pressurize the system faster.