空気ブレーキシステムの概要
列車が効果的に減速できるようにするには、連結されている各車両がある程度同時にブレーキをかける必要があります。これは列車の空気ブレーキシステムによって実現されます。各鉄道車両には両端にブレーキ管ホースが装備されています。車両が連結されると、ハンドシェイク方式でブレーキ管も接続されます。これにより、先頭車両の運転士は、1台の貫通ブレーキ制御装置で列車全体のブレーキを操作することができます。
ブレーキシステム内の空気は、動力車に搭載されている空気圧縮機によって送り込まれ、バルブ、パイプ、ホースからなるシステムを介して列車全体に供給されます。簡単に説明するなら、ブレーキシステムは、元空気タンク、ブレーキ管、ブレーキシリンダーの 3 つのユニットで構成されていると考えることができます。
Main Reservoir
元空気タンクは、動力車に搭載されている大容量の容器です。通常、搭載された空気圧縮機によって高圧に保たれ、システムの他の部分に圧縮空気を提供する役割を果たします。
Brake Pipe
ブレーキ管は元空気タンクによって加圧され、列車全体に張られたバルブ、パイプ、ホースのシステムです。すべての連結箇所では、台枠に取り付けられたアングルコックと呼ばれるバルブによって空気の流れを手動で開閉できます。これは、圧縮空気が大気中に逃げるのを防ぐために、列車の端で行われます。通常の走行状態では、ブレーキ管は 5 bar の圧力を保持します。
Auxiliary Reservoirs
Auxiliary reservoirs are medium volume vessels found on each individual vehicle. Pressurized by the brake pipe, they store compressed air that is ready to apply brakes on demand. While auxiliary reservoirs can take a long time to charge, depending on the amount of vehicles in a train, they practically never run out during regular operation.
Brake Cylinders
最後に、各車両には 1つ以上のブレーキシリンダーがあります。これらはピストンに圧力をかける低容積の容器で、車両のブレーキシューを車輪に押し付けて速度を低下させます。制御バルブはブレーキ管内の圧力の変化に反応し、各車両にある補助空気タンクと呼ばれる専用の容器からの空気でブレーキシリンダーをそれに応じて加圧します。
Brake cylinder pressure can be manually dumped in situations where that may be desired.
Brake Control Valve
Compressed air brakes, be it independent or train, are operated by control valves found in motorized vehicles' cabs, usually in the form of levers. There are different types of control valves and they need to be properly cut in in order to function.
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 reservoirs, which will charge as quickly as the respective compressor(s) allow 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, and so is revving the engine.
Automatic Stop Safety Mechanism
Crucial safety feature of the compressed air brake system is that, in case a vehicle connection is severed, such as due to a derailment, emergency brakes are automatically applied on both remaining train parts. This is because the brake pipe pressure is lost to the atmosphere, and it is integral to the compressed air brake system design in trains.