◄ تاریخچه ترمز هوایی در واگن‌ها
سیستم ترمز هوایی برای وسایل نقلیه ریلی و به منظور بهبود جواب‌دهی ترمز، ایمنی و جلوگیری از تصادفات روزمره آنها اختراع شد.
تاریخچه ترمز هوایی
سیستم ترمز هوایی اصالتا برای وسایل نقلیه ریلی و به منظور بهبود جواب‌دهی ترمز، ایمنی و جلوگیری از تصادفات روزمره آنها اختراع شد.
در ادامه تعدادی از اصلاحات بر روی مدل اصلی و اثرات اثبات شده آنها و همچنین شروع به‌کار سیستم ترمز بر روی وسایل نقلیه ریلی شرح داده می‌شود.
- ترمز قطارهای اولیه
اولین ترمزهای قطارها بسیار ساده بودند. برای توقف قطار سوت مخصوصی زده می‌شد و متصدی ترمز از یک واگن به واگن بعدی می‌پرید و ترمز دستی را می‌چرخاند. در ترمزهای نسل بعد، یک کمپرسور هوا به لکوموتیو اضافه و لوله هوا در طول قطار کشیده و بین واگن‌ها از سوکت‌هایی استفاده شد که با چرخاندن دست قفل و با کشیده شدن آزاد می‌شدند. روی هر واگن یک سیلندر هوا تعبیه شده بود که مجهز به یک زنجیر برای رهاسازی هوای وارد شده به آن بود.
به عبارت دیگر وقتی که لوله هوا پر می‌شد ترمز عمل می‌کرد. این سیستم بسیار بهتر از روش قبل عمل می‌کرد اما زمان زیادی لازم داشت تا لوله هوا پر شود و سیلندرها عمل کنند. همچنین با خرابی یک قسمت یا شکستگی یکی از لوله‌ها کل سیستم از کار می‌افتاد.
ترمز هوایی برای واگن‌ها در سال 1869 میلادی توسط جرج وستینگهاوس (1) مؤسس شرکت ترمز هوایی وستینگهاوس (2) اختراع شد. این ترمز بر اساس عملکرد یک والو هوای سه وضعیتی کار می‌کرد که به همراه یک مخزن هوا در هر واگن، سیستم ترمزگیری معکوس را بنیان گذاشت که با ورود هوا به لوله و پر شدن آن ترمز آزاد می‌شد و با تخلیه هوا، ترمز عمل می‌کرد. این روش عملکرد بسیار بهتری داشت و در برابر خرابی‌ها ایمن بود بنابراین مبنای ترمزهای هوایی مدرن شد.
والو سه وضعیتی مستقیما به لوله هوا متصل بود، همچنین یک اتصال به مخزن هوا و اتصال دیگری نیز به سیلندر هوا داشت. به‌دلیل همین سه وضعیت، این وسیله سوپاپ سه قلو نامیده شد.
- پر کردن لوله هوا
در حالت استراحت، در داخل سیستم ترمز وستینگهاس هوا وجود نداشت بنابراین در ابتدای کار لوله هوا باید پر می‌شد. وقتی که هوا از کمپرسور وارد لوله می‌شد سوپاپ سه قلو آن را به سمت مخزن هوا هدایت می‌کرد که از هوای مخزن برای ترمزگیری استفاده می‌شد.
- ترمزگیری
وقتی که راننده می‌خواست ترمز کند، دستگیره ترمز را در حالتی قرار می‌داد که هوا از لوله خارج شود و وقتی که سوپاپ سه قلو متوجه افت فشار در لوله می‌شد هوا را از مخزن به سمت سیلندر ترمز هدایت می‌کرد و قطار در حالت ترمز قرار می‌گرفت.
- آزادسازی
پس از ترمز گیری، افزایش فشار در لوله به معنای فرمان به سوپاپ سه قلو برای آزادسازی ترمز بود. وقتی سوپاپ سه قلو متوجه افزایش فشار در لوله می‌شد هوای پشت سیلندر را تخلیه و شروع به پر کردن مخزن هوا می‌کرد. سوپاپ سه قلوی وستینگهاوس عملکرد زمانی ترمز را بهبود بخشید زیرا نیاز به جابه‌جایی حجم زیادی از هوا برای همه اجزای ترمز نداشت. این سیستم به اندازه‌ای نیاز به جابه‌جایی هوا داشت که به سوپاپ سه قلو فرمان ترمزگیری بدهد. اما باز هم سوپاپ سه قلو نیز نیاز به زمان برای ترمزگیری داشت.
- بهبود سیستم: ترمز اضطراری
ترمز اضطراری اولین اصلاح بر روی فناوری وستینگهاوس بود. در این حالت مخزن هوای دوم به سیستم اضافه شد و سوپاپ سه قلو بسیار پیچیده‌تر اما باعث شد که این سیستم در شرایط کاری سخت نیز کار کند و یک وضعیت جدید به نام «ترمز اضطراری» نیز که بسیار سریع بود به سیستم اضافه شود.
- «اضطراری» حالت چهارم
سیستم ترمز شد، یک کاهش سریع فشار در لوله هوا باعث فرمان به سوپاپ سه قلو برای ترمز ناگهانی می‌شد. در این حالت یک مخزن هوای بزرگتر به نام مخزن اضطراری به سیستم اضافه و مخزن اصلی به عنوان مخزن کمکی شناخته می‌شود. بیشتر وسایل نقلیه ریلی دارای یک مخزن 2 قسمتی هستند که این 2 قسمت با یک عدسی فلزی از یکدیگر جدا شده‌اند که باعث می‌شود حجم بخش اضطراری بزرگتر باشد. 2 طرف مخزن با درج عبارات «aux» (کمکی) و «emerge» (اضطراری) از یکدیگر متمایز شده‌اند.
در حالت معمول، سیستم ترمز مانند یک سوپاپ سه قلو عمل می‌کند به‌جز این تفاوت که مخزن اضطراری را هم پر می‌کند. اما بخشی از سوپاپ به‌گونه‌ای طراحی شده است که افت فشار ناگهانی را حس کرده و ترمز را در وضعیت ترمز اضطراری قرار می‌دهد. در این حالت سوپاپ هوای هر 2 مخزن را به پشت سیلندر ترمز می‌فرستد و وقتی که تعادل فشار برقرار گردد در پشت سیلندر بین 63 - 70 فشار پوند ایجاد خواهد شد. این سخت‌ترین وضعیتی است که ترمز در آن قرار می‌گیرد و باعث می‌شود که محورها در سرعت‌های پایین قفل کنند و چرخ‌ها بر روی ریل کشیده شوند. فشار ترمز اضطراری می‌تواند به محموله قطار خسارت وارد کند یا حتی قطار را از ریل خارج نماید.
هم اکنون ترمز اضطراری وضعیت معمولی سیستم ترمز در هنگام خرابی است. هر گونه شکستگی در لوله هوا باعث ترمز اضطراری شده و سوپاپ را در حالت تخلیه انفجاری یا سریع قرار می‌دهد.
قطعات اصلی سیستم ترمز وستینگهاوس در شکل زیر نشان داده شده است:
1- George Westinghouse
2- WABCO: Westinghouse Air Brake Company
