Frein de vide

Le frein de vide de est un freinant le système de utilisé sur les trains qu'il a été présenté la première fois dans les mi 1860s et une variante, le système automatique du frein de vide de est devenue presque universelle dans l'équipement de train des Anglais, et dans ces pays influencés par la pratique britannique.

Il a apprécié une brève période d'adoption dans le Etats-Unis , principalement sur les chemins de fer de mesure étroite de

Ses limitations l'ont causé d'être progressivement remplacé par des systèmes d'air comprimé, dans le Royaume-Uni des années 70.

Le circuit de freinage de vide est maintenant obsolescent ; il n'est pas dans l'utilisation à grande échelle n'importe où dans le monde, supplanté principalement par les freins à air .

Vue d'ensemble

En jours les plus tôt des chemins de fer, des trains ont été ralentis ou arrêtés par l'application des freins manuellement appliqués sur la locomotive et dans des véhicules de frein par le train, et plus tard par des freins de puissance de vapeur sur des locomotives. C'était clairement insuffisant, mais la technologie du temps n'a pas facilement offert une amélioration. Un circuit de freinage à chaînes a été développé, exigeant d'une chaîne d'être couplée dans tout le train, mais il était impossible de s'charger de l'effort de freinage égal en bas de la longueur du train.

Une avance importante était l'adoption d'un circuit de freinage de vide dans lequel des pipes flexibles ont été reliées entre tous les véhicules du train, et les freins sur chaque véhicule pourraient être commandés de la locomotive. Le modèle le plus tôt était un frein simple de vide, dans lequel le vide a été créé par fonctionnement d'une valve sur la locomotive ; par vide les pistons de frein actionnés sur chaque véhicule, et le degré de freinage ont pu être augmentés ou diminués par le conducteur. Le vide, plutôt que l'air comprimé, était preferred parce que des locomotives à vapeur peuvent être équipées des éjecteurs , qui sont des dispositifs simples de venturi qui créent le vide sans utilisation des pièces mobiles.

Cependant le système simple de vide a eu le défaut principal qui en cas d'un des tuyaux relier les véhicules que devenir a déplacé (en le train se divisant accidentellement, ou par l'accouplement négligent des tuyaux, ou autrement) le frein de vide sur le train entier était inutile.

Le frein automatique de vide avait été développé : il a été conçu pour s'appliquer entièrement si le train devient divisé ou si un tuyau devient déplacé, mais les opérateurs ferroviaires ont résisté à son adoption au début, en tant qu'elle ont impliqué considérablement plus de composants que le système simple et ont coûté plus.

Dans un accident sérieux au Armagh , une partie d'un train était isolée de la locomotive sur un gradient raide et a fonctionné loin, tuant 88 personnes. Il était clair que si les véhicules avaient été équipés d'un frein continu automatique, l'accident ne se serait pas presque certainement produit, et la préoccupation publique à la balance de l'accident a incité la législation exigeant l'utilisation d'un frein automatique continu sur tous les trains de voyageurs.

Comment le frein automatique de vide fonctionne

Sous sa forme plus simple, le frein automatique de vide se compose d'une pipe continue -- la pipe de train -- fonctionnement dans toute la longueur du train. Dans le fonctionnement normal un vide partiel est maintenu dans la pipe de train, et les freins sont libérés. Quand de l'air est admis dans la pipe de train, la pression atmosphérique agit contre des pistons dans des cylindres dans chaque véhicule. Un vide est soutenu sur l'autre visage des pistons, de sorte qu'une force nette soit appliquée. Une tringlerie transmet cette force aux sabots de frein qui agissent par frottement sur les bandes de roulement des roues.

Les garnitures pour réaliser ceci sont donc :

une pipe de train : une pipe en acier courant la longueur de chaque véhicule, avec les conduites à dépression flexibles à chaque extrémité des véhicules, et couplé entre les véhicules adjacents ; à l'extrémité du train, le tuyau final est posé sur une prise hermétique ;
un éjecteur sur la locomotive, pour créer le vide dans la pipe de train ;
commandes pour que le conducteur introduise l'éjecteur dans l'action, et pour admet l'air dans la pipe de train ; ceux-ci peuvent être des commandes séparées ou une valve de frein combinée ;
un cylindre de frein sur chaque véhicule contenant un piston, relié par le calage aux sabots de frein sur le véhicule ; et
une mesure de vide (pression) sur la locomotive pour indiquer au conducteur le degré de vide dans la pipe de train.

Dans le diagramme, le piston est montré en rouge ; il est relié au fond au calage de frein, et si le piston est tiré vers le haut, les freins sont appliqués.

Le cylindre de frein est contenu dans un plus grand logement -- ceci donne une réservation de vide pendant que le piston fonctionne. Le cylindre bascule légèrement en fonction pour maintenir l'alignement avec les manivelles de calage de frein, ainsi il est soutenu dans des roulements de tourillon, et le raccordement de pipe de vide à lui est flexible. Le piston dans le cylindre de frein a un anneau de piston flexible qui permet à l'air de passer de la partie supérieure du cylindre à la partie plus inférieure au besoin.

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Quand les véhicules ont été au repos, de sorte que le frein ne soit pas chargé, les pistons de frein se seront laissés tomber dans leur position inférieure en l'absence d'une différence de pression (car l'air aura coulé lentement dans la partie supérieure du cylindre, détruisant le vide).

Quand une locomotive est couplée aux véhicules, le conducteur déplace sa commande de frein au " ; release" ; la position et l'air est épuisée de la pipe de train, créant un vide partiel. De l'air dans la partie supérieure des cylindres de frein est également épuisé par l'intermédiaire de la pipe de train. Dans le diagramme, le secteur vert représente le vide.

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Si le conducteur déplace maintenant sa commande au " ; brake" ; la position, air est admise dans la pipe de train. Selon la manipulation du conducteur de la commande, certains ou tout les vide seront détruits dans le processus. Il y a en ce moment une pression atmosphérique plus élevée (moins de vide -- indiqué dans le bleu dans le diagramme) sous les pistons de frein qu'au-dessus de lui, et la différence de pression entraîne le piston vers le haut, appliquant les freins. Le conducteur peut commander la sévérité de l'effort de freinage en admettant plus ou moins d'air dans la pipe de train.

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Considérations pratiques

Le frein automatique de vide comme décrit représenté une avance technique très considérable dans le freinage de train. Dans la pratique les locomotives à vapeur ont eu deux éjecteurs, un petit éjecteur pour des buts courants (à l'air d'échappement qui avait coulé dans la pipe de train) et un grand éjecteur de libérer des applications de frein. La pratique en matière ferroviaire de Great Western postérieur était d'utiliser une pompe de vide au lieu du petit éjecteur.

La valve de frein du conducteur a été habituellement combinée avec la commande de frein de vapeur sur la locomotive.

Les éjecteurs sur des locomotives à vapeur sont placés pour créer un certain degré de vide dans la pipe de train ; dans la pratique britannique un plein dégagement est de 21 pouces de de mercure . Un vide absolu est environ 30 pouces de mercure, selon des conditions atmosphériques ; le chemin de fer de Great Western de a adopté 25 pouces de mercure en tant que son degré de vide standard.

Des valves de dégagement sont fournies sur les cylindres de frein ; une fois fonctionné, habituellement en tirant manuellement une corde près du cylindre, de l'air est admis à la partie supérieure du cylindre de frein sur ce véhicule. C'est nécessaire pour libérer le frein sur un véhicule qui a été désaccouplé d'un train et exige maintenant pour être déplacé sans avoir un raccordement de frein à une autre locomotive, par exemple si elle est d'être l'éjecteur de vapeur de manoeuvré.

Quand une locomotive est remplacée en une autre locomotive pour continuer le voyage, elle se produit de temps en temps que la deuxième locomotive est ajustée pour réaliser un degré de vide légèrement inférieur que la locomotive précédente, ou une locomotive ferroviaire de Great Western doit être remplacée par l'opération locomotive d'une autre compagnie à un degré de vide inférieur. Dans ce cas-ci la deuxième locomotive peut ne pouvoir pas libérer les freins de train entièrement. Les valves de dégagement sur les véhicules ont dû être actionnées en ce cas, sur chaque entraîneur -- une opération longue fréquemment étée témoin aux hydromels de temple de Bristol et ailleurs.

La fourniture d'une pipe de train fonctionnant dans tout le train a permis au frein automatique de vide d'être actionné en cas d'urgence à partir de n'importe quelle position dans le train. Le compartiment de chaque garde a eu une valve de frein, et l'appareillage de communication de passager (habituellement appelé le " ; le cord" de communication ; dans la terminologie étendue) a également admis l'air dans la pipe de train à l'extrémité des entraîneurs ainsi l'a équipé.

Quand une locomotive est d'abord couplée à un train, ou si un véhicule est isolé ou supplémentaire, un essai de continuité de frein est effectué, pour s'assurer que les pipes de frein sont reliées dans tout la longueur entière du train.

Limitations

Le progrès représenté par le frein automatique de vide a néanmoins porté quelques limitations ; le chef parmi ces derniers étaient :
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la limite pratique sur le degré de vide possible signifie qu'un piston et un cylindre très grands de frein sont exigés pour produire de la force nécessaire sur les blocs de frein ; quand une proportion de la flotte ordinaire britannique de chariot a été équipée du vide freine dans les années 50, les dimensions physiques du cylindre de frein a empêché les chariots de fonctionner dans quelques voies de garage privées qui ont eu des dégagements serrés ;
pour la même raison, sur un train très long, un volume considérable d'air doit être admis dans la pipe de train pour faire une pleine demande de frein, et un volume considérable doit être épuisé pour libérer le frein (si par exemple un signal au danger est soudainement abaissé et le conducteur exige pour reprendre la vitesse) ; tandis que l'air voyage le long de la pipe de train, les pistons de frein à la tête du train ont répondu à l'application ou au dégagement de frein, mais ceux à la queue répondront beaucoup plus tard, menant aux forces longitudinales indésirables dans le train. Dans des cas extrêmes ceci a mené à casser des accouplements et à faire diviser le train.
l'existence du vide dans la pipe de train peut causer des débris d'être aspirée. Un accident a eu lieu près d'Ilford dans les années 50, dues à l'effort de freinage insatisfaisant dans le train. Un journal roulé a été découvert dans la pipe de train, isolant effectivement la partie arrière du train de la commande du conducteur. Le colmatage devrait avoir été détecté si un essai approprié de continuité de frein avait été effectué avant que le train ait commencé son voyage.

Un développement présenté dans les années 50 était la valve d'admission directe de , adaptée à chaque cylindre de frein. Ces valves ont répondu à une élévation de pression de pipe de train pendant que le frein était appliqué, et à l'air atmosphérique admis directement au dessous du cylindre de frein.

La pratique européenne américaine et continentale avait longtemps favorisé les systèmes comprimés , le principal modèle de frein à air de étant un système de propriété industrielle de Westinghouse. Ceci a un certain nombre d'avantages, y compris de plus petits cylindres de frein (parce qu'une pression atmosphérique plus élevée pourrait être employée) et un effort de freinage légèrement plus sensible. Cependant le système exige un compresseur. Sur des machines à vapeur c'était habituellement une pompe de vapeur de échange, et il était tout à fait encombrant. Sa forme distinctive et le bruit de soufflage caractéristique quand le frein est libéré (pendant que la pipe de train doit être rechargée avec de l'air) font des locomotives à vapeur équipées de Westinghouse pour freiner indubitable, par exemple en vieux films.

Au R-U, le grand chemin de fer oriental, le chemin de fer du nord-est et le chemin de fer calédonien ont adopté le système de Westinghouse. Inévitablement ceci a mené aux problèmes de compatibilité en échangeant le trafic avec d'autres lignes. Il était possible de fournir par des pipes pour le circuit de freinage non allé à n'importe quel véhicule particulier de sorte qu'il ait pu fonctionner dans un train using le " ; other" ; système, permettant par la commande des véhicules adaptés derrière elle, mais naturellement sans l'effort de freinage de ses propres.

Freins duels

Des véhicules peuvent être équipés des freins duels, du vide et de l'air, à condition que il y ait pièce d'adapter l'équipement reproduit. Il est beaucoup plus facile d'équiper un genre de frein d'une pipe pour la continuité de l'autre. Le besoin d'équipage de train de faire attention que les chariots faux-adaptés ne contribuent pas à l'effort de freinage et ne font pas des allocations sur vers le bas des catégories pour adapter.

Les freins à air ont besoin d'un robinet pour sceller le tuyau aux extrémités du train. Si ces robinets sont inexactement fermés, une perte de force de frein peut se produire, menant à un runnaway dangereux. Avec des freins de vide, l'extrémité du tuyau peut être branchée à un taquet qui scelle le tuyau par aspiration. Il est beaucoup plus difficile de bloquer le tuyau comparé aux freins à air.

Freins de vide en 2007

Les plus grands opérateurs d'aujourd'hui des trains équipés des freins de vide sont les chemins de fer de de l'Inde et Spoornet (Afrique du Sud), toutefois il y a également des trains avec des freins à air et des freins duels en service. D'autres chemins de fer africains sont censés pour continuer à employer le frein de vide. D'autres opérateurs des freins de vide sont des chemins de fer de mesure étroite en Europe Centrale, plus grande de eux est Ferrovia Retica .

Des freins de vide ont été entièrement remplacés sur le système à rails national au R-U, bien qu'ils soient encore en service sur quelques chemins de fer d'héritage de .

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