Obecnie eksploatowane pojazdy szynowe są wyposażane w różne typy układów hamulcowych, które często współpracują ze sobą w celu uzyskania optymalnych rezultatów. Główne z nich to hamulce pneumatyczne, elektropneumatyczne czy elektrodynamiczne.
Hamulce pneumatyczne – odgrywają kluczową rolę jako podstawowy system hamowania w wielu pojazdach szynowych. Zasada działania polega na zmianie ciśnienia w przewodzie głównym, co wpływa na działanie cylindrów hamulcowych, które dociskają klocki do kół. Dzięki systemowi dźwigniowemu siła ta jest rozprowadzana równomiernie na wszystkie osie, co umożliwia skuteczne hamowanie całego składu.
Hamulce elektropneumatyczne – stanowią rozwinięcie tradycyjnych układów pneumatycznych. Dzięki zastosowaniu zaworów sterowanych elektrycznie, proces hamowania jest szybszy i bardziej zsynchronizowany w całym składzie. To rozwiązanie jest szczególnie istotne w pociągach regionalnych i aglomeracyjnych, które wymagają częstego zatrzymywania się. Jedną z zalet tego systemu jest eliminacja opóźnień związanych z ciśnieniem w przewodach, co przekłada się na lepsze osiągi podczas hamowania.
W układach pneumatycznych i elektropneumatycznych za rozproszenie energii kinetycznej pojazdu odpowiadają układy elementów ciernych, czyli głównie hamulce klockowe, hamulce tarczowe i elektromagnetyczne hamulce szynowe.
Hamulce elektrodynamiczne – takie jak oporowe i rekuperacyjne, są szczególnie zaawansowanym rozwiązaniem. W trybie hamowania rekuperacyjnego energia kinetyczna pojazdu jest przekształcana na energię elektryczną, która może być zwracana do sieci trakcyjnej. W przypadku hamowania oporowego energia ta jest tracona w postaci ciepła na rezystorach hamowania. Takie rozwiązania pozwalają na znaczne zmniejszenie zużycia tradycyjnych elementów ciernych, co obniża koszty utrzymania i zwiększa żywotność układu.
W nowoczesnych lokomotywach stosuje się również systemy wielomodułowe, w których różne rodzaje hamulców współpracują ze sobą. Na przykład, w sytuacji nagłego zatrzymania, hamulce pneumatyczne i elektrodynamiczne mogą być aktywowane jednocześnie, zapewniając maksymalną efektywność. W zaawansowanych jednostkach, takich jak elektryczne zespoły trakcyjne (EZT), sterowanie odbywa się za pomocą komputerów pokładowych, które monitorują i koordynują pracę wszystkich komponentów układu hamulcowego.
Ogólny zarys budowa kolejowego hamulca zespolonego (pneumatycznego)
Podstawowym hamulcem pneumatycznym stosowanym w pojazdach szynowych nadal jest hamulec zespolony na sprężone powietrze (hamulec pneumatyczny), wynaleziony przez wspomnianego George’a Westinghouse’a. Hamulec ten umożliwia maszyniście zdalne sterowanie hamowaniem i luzowaniem (płynnym przejściem ze stanu zahamowanego do stanu odhamowanego) każdego z wagonów wchodzących w skład pociągu połączonych z lokomotywą prowadzącą za pośrednictwem przewodu pneumatycznego zwanego przewodem głównym (PG). Funkcje hamowania hamulcem pneumatycznym realizowane przez połączone w ten sposób układy hamulcowe lokomotywy i wagonów tworzących pociąg zależą od wartości i gradientu ciśnienia w przewodzie głównym określanych przez układ zaworu maszynisty (układ sterowania hamulcem pneumatycznym pociągu) zabudowany w lokomotywie. Za pomocą przewodu głównego maszynista przesyła sygnał sterowania hamowaniem do wszystkich wagonów w pociągu: hamowanie następuje przez obniżenie ciśnienia sprężonego powietrza w przewodzie głównym, natomiast luzowanie hamulców następuje poprzez jego zwiększenie. Aby cały system hamulcowy funkcjonował prawidłowo na każdym wagonie, wchodzącym w skład pociągu, musi znajdować się odpowiednia aparatura odbierająca sygnały o hamowaniu bądź luzowaniu hamulców i ujednolicone urządzenia wykonawcze w celu uzyskania zbliżonej skuteczności hamowania wszystkich wagonów w pociągu.
