A légnyomásos fékberendezés áttekintése

Annak érdekében, hogy a vonatok, különösen a hosszú és nehéz vonatok hatékonyan le tudjanak lassítani, vagy megállíthatóak legyenek anélkül, hogy a fékezéskor fellépő erők vonatszakadáshoz vezetnének vagy a fékút tűrhetetlenül hosszú lenne, a szerelvény minden járműjének viszonylag egyszerre kell fékeznie. Szerencsére a mai, modern légnyomásos fékberendezések már képesek erre, ezért olyan a vasút, amilyennek ismerjük. A következőkben a vasúti szerelvények folytatólagos működésű (átmenő), önműködő és kimeríthetetlen légnyomásos fékberendezésének működését ismertetjük. A vasúti járművek két végén található a fővezetéki tömlőkapcsolat, mely egy mindig vörös színű végelzáró váltóból, egy kb. 620mm hosszú, több, nyomásálló rétegből álló szárból, az ennek a végén található kapcsolófejből, és egy felfüggesztő szerkezetből áll. Amikor a járműveket összeakasztjuk, a kapcsolófejeket is összekapcsoljuk, így a mozdonyvezető képes a fékezőszelep karjának elmozdításával a fékeket a szerelvény teljes hosszában működtetni.

A légnyomásos fékberendezés működéséhez szükséges sűrített levegőt a vontatójárművek légsűrítő berendezése (kompresszor) állítja elő, mely a vonatójárműveken található főlégtartályból jut el szelepek, vezetékek és tömlők és tartályok bonyolult rendszerén keresztül a járművek fékhengereihez. Az egyszerűség kedvéért mondhatjuk, hogy a rendszer három különálló egységből áll: főlégtartályból, fővezetékből és fékhengerekből.
Mi magyarok azért ennél többet is meg tudunk jegyezni, tehát az egyszerűség kedvéért, de a teljesség jegyében a sor a következő: légsűrítő → főlégtartály → (mozdonyvezetői) fékezőszelep → fővezeték → fővezetéki tömlőkapcsolat → vontatott jármű fővezetéke → kormányszelep → segédlégtartály → fékhenger, majd oldáskor → szabad levegő

Main Reservoir

A főlégtartály egy nagy térfogatú tárolótartály, mely a vontatójárművön található. A fedélzeti légsűrítő berendezés a fővezeték nyomásánál nagyobb nyomásra tölti, hogy belőle a fővezeték, illetve a szerelvény minden egyéb, sűrített levegővel működő berendezése ellátható legyen.

Brake Pipe

A fővezeték a tömlőkapcsolatok révén a szerelvény egészén végighaladó egynyomású tér, melynek töltését és oldását a mozdonyvezető a fékezőszeleppel vezérli. Minden tömlőkapcsolat előtt található egy végelzáró váltó, mellyel szabályozható, hogy a túlnyomásos levegőt továbbengedjük-e, vagy sem. Ez ideális esetben csak a vonat végén történik, hogy a levegő ne ürüljön a szabadba. Normál, üzemi körülmények között, az átmenő fék oldott állásában a fővezeték nyomása 5 bar. E fölött a rendszer enyhén túltöltött, ez alatt pedig – mivel a levegő nyomása vezérlő szerepet is betölt – a járműveken található kormányszelepek működésbe lépnek, és levegőt engednek a segédlégtartályokból a fékhengerekbe, így kialakítva a fékhatást.

Auxiliary Reservoirs

Auxiliary reservoirs are medium volume vessels found on each individual vehicle. Pressurized by the brake pipe, they store pressure to be further fed to apply brakes, on demand. While auxiliary reservoirs can take a long time to charge, they are almost impossible to run out during regular operation.

Brake Cylinders

Így el is érkeztünk a fékhengerekhez. Minden járműnek van egy vagy több saját fékhengere. Ezekben a hengerekben győzi le a sűrített levegő ereje az ellentétes irányú rugóerőt, és nyomja a dugattyút, illetve vele – a fékrudazaton keresztül – a féktuskót a kerekekhez. A fék oldásakor, amikor a fővezeték nyomása megnő, a kormányszelep érzékeli ezt, kiengedi a levegőt a fékhengerből, a fékhatás megszűnik, majd újra feltölti a jármű segédlégtartályát, hogy az készen álljon a következő fékezésre.

Train Charging

Due to leaks , no brake system 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 can do it, 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. Doing so 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 wheels.

Train Brake Release

Az átmenő fék fékezőszelepének működtetésével a mozdonyvezető szabályozza a fővezeték nyomását, így közvetetten befolyásolja, hogy mennyi levegő kerüljön a fékhengerekbe. A fékezőszelep karjának üzemi fékállásba állításával a mozdonyvezető levegőt enged a fővezetékből a szabadba. A kormányszelepek érzékelik a fővezeték nyomásának csökkenését, és sűrített levegőt engednek a segédlégtartályokból a fékhengerekbe, így kialakítva a fékhatást. A fékezőszelep karjának töltő-oldó állásba állításával a mozdonyvezető tölti a fővezetéket, melyet a kormányszelep érzékel, elengedi a levegőt a fékhengerekből, majd újra feltölti a járművek segédlégtartályait.

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, resulting in automatic full brake application on both remaining train parts. This is integral to the compressed air brake system design.