Główne elementy wchodzące w skład układu pneumatycznego hamulca pojazdów szynowych przedstawione na diagramie to: zasilanie, sterowanie, wytwarzanie siły, układ wykonawczy (rozpraszający energię kinetyczną pojazdu).
Układy pneumatyczne znalazły powszechne zastosowanie w układach hamulców kolejowych, gdyż zalicza się do najbardziej przydatnych sposobów automatyzacji procesów zachodzących w różnych warunkach otoczenia: w wysokiej i niskiej temperaturze, przy promieniowaniu elektromagnetycznym, gdy występuje niebezpieczeństwo wybuchu, przy dużym zanieczyszczeniu otoczenia, w zmiennych warunkach pogodowych, itp. Możliwa jest także łatwa ich zabudowa w konstrukcję układów ruchomych względem siebie (wagonów). Ponadto układy te cechują się dużą odpornością na drgania i niezawodnością działania. W przypadku hamulca kolejowego ważnym czynnikiem jest również łatwość akumulacji energii niezbędnej do realizacji funkcji hamowania w zbiornikach ciśnieniowych zabudowanych na każdym wagonie.
Schemat blokowy hamulca pneumatycznego pociągu złożonego z lokomotywy i wagonów przedstawiono na rysunku. Układ zasilania składa się ze sprężarki wraz z elementami przygotowania powietrza (osuszanie i oczyszczanie) oraz ze zbiornika zwanego głównym. Hamulec pociągu jest sterowany głównie z lokomotywy przez układ zaworu maszynisty, który steruje zmianami ciśnienia w przewodzie głównym, który jest układem łączącym wszystkie wagony w pociągu. Przenosi on także sygnał sterujący z zaworu maszynisty do elementów sterujących na poszczególnych wagonach oraz zasila w sprężone powietrze zbiorniki każdego z wagonów.
Pneumatyczny układ sterujący hamulcem wagonu zasila cylindry hamulcowe, które wywołują siłę hamowania realizowanego przez parę cierną.
W nowoczesnych rozwiązaniach sterowanie odbywa się przez układy mikroprocesorowe oraz wykonawcze moduły pneumatyczne, jak np. zintegrowane tablice pneumatyczne, które obsługują układ pneumatyczny pojazdu szynowego.
Podsumowanie
Układy hamulcowe odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa pojazdów szynowych odpowiadając za precyzyjne kontrolowanie prędkości, zatrzymywanie pociągów i ich unieruchamianie na postoju. Ich ewolucja to historia innowacji i postępu technologicznego, która odzwierciedla wzrost wymagań związanych z rozwojem kolei. Od ręcznych systemów z początków kolei, przez rewolucyjny wynalazek Westinghouse’a, aż po współczesne układy wielomodułowe, każdy etap rozwoju miał na celu zwiększenie niezawodności, efektywności i ochrony pasażerów.
Współczesne pojazdy szynowe wykorzystują zaawansowane układy hamulcowe, łączące różne technologie gdzie nowoczesne mikroprocesorowe systemy sterowania umożliwiają dynamiczne dostosowanie działania hamulców do warunków jazdy, co zwiększa ich niezawodność i minimalizuje zużycie elementów ciernych. Dzięki tym rozwiązaniom, obecnie stosowane układy hamulcowe są nie tylko skuteczne, ale także bardziej efektywne energetycznie, co stanowi istotny krok w kierunku zrównoważonego rozwoju transportu kolejowego.
Hamulce pneumatyczne, nadal podstawowy element systemu, zostały wzbogacone o elektryczne sterowanie w układach elektropneumatycznych, co przyspiesza proces hamowania i synchronizację w całym składzie. Być może na elektrycznym wzbogaceniu pneumatyki się nie skończy. Obecnie niemiecki producent systemów hamulcowych prowadzi zaawansowane prace nad rozwiązaniem, które może zrewolucjonizować technologie hamowania w pojazdach szynowych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych systemów pneumatycznych, hamulec elektromechaniczny (EM) wykorzystuje wyłącznie energię elektryczną do generowania siły hamowania oraz przesyłania poleceń. Rozwiązanie to eliminuje potrzebę sprężarek, zbiorników i skomplikowanego orurowania, co zmniejsza masę pojazdu, zwiększa efektywność i skraca czas hamowania. Hamulec EM wpisuje się w koncepcję “pociągu bezpowietrznego”, zmniejszając koszty konserwacji i podnosząc standardy bezpieczeństwa. System umożliwia też ciągłe monitorowanie zużycia elementów ciernych, co wspiera ideę inteligentnego pociągu. Dzięki zastosowanym rozwiązaniom, hamulce EM mogą znacząco poprawić wydajność kolei, przyczyniając się do bardziej efektywnego wykorzystania infrastruktury. Hamulce EM są już stosowane na pojazdach metra, czy zostaną dopuszczone na pozostałe tory? Czas pokaże.
