กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 8 นาที

ไม่มีชื่อบทความ

เบรก ของรถไฟ เป็น เบรก ชนิดหนึ่งที่ใช้กับ ตู้ รถไฟ เพื่อช่วยในการชะลอความเร็ว ควบคุมการเร่งความเร็ว ( ขณะ ลงเนิน) หรือเพื่อหยุดรถไฟไม่ให้เคลื่อนที่ขณะจอด...

เบรกทางรถไฟ

ระบบเบรกแบบหนีบแบบดั้งเดิม: ผ้าเบรกเหล็กหล่อ (สีน้ำตาล) จะถูกกดแนบกับพื้นผิวสัมผัส (ยาง) ของล้อ (สีแดง) และควบคุมโดยคันโยก (สีเทา) ทางด้านซ้าย
ระบบเบรกแบบแถบที่ติดตั้งบนหัวรถจักรไอน้ำปี 1873 ของการรถไฟริกิ

เบรกของรถไฟ เป็น เบรกชนิดหนึ่งที่ใช้กับตู้รถไฟ เพื่อช่วยในการชะลอความเร็ว ควบคุมการเร่งความเร็ว ( ขณะ ลงเนิน) หรือเพื่อหยุดรถไฟไม่ให้เคลื่อนที่ขณะจอด แม้ว่าหลักการพื้นฐานจะคล้ายกับการใช้งานในรถยนต์ แต่คุณลักษณะ การ ใช้งานมีความซับซ้อนกว่าเนื่องจากจำเป็นต้องควบคุมตู้รถไฟหลายตู้ที่เชื่อมต่อกัน และต้องมีประสิทธิภาพกับรถไฟที่ไม่มีเครื่องยนต์ขับเคลื่อนเบรกแบบหนีบเป็นเบรกชนิดหนึ่งที่เคยใช้กับรถไฟมาในอดีต

พัฒนาการในช่วงแรก

ในยุคแรกเริ่มของรถไฟ เทคโนโลยีการเบรกยังล้าหลังมาก รถไฟขบวนแรกๆ มีเบรกที่ใช้งานได้ทั้งบนตู้บรรทุกเชื้อเพลิงของหัวรถจักรและบนตู้โดยสารในขบวน โดย "พนักงานยกของ" หรือในสหรัฐอเมริกาเรียกว่า " พนักงานเบรก " จะเป็นผู้ควบคุมเบรก โดยเดินทางไปกับตู้โดยสารเพื่อจุดประสงค์นั้น รถไฟบางขบวนติดตั้งนกหวีดเบรกเสียงทุ้มต่ำพิเศษไว้ที่หัวรถจักรเพื่อส่งสัญญาณให้พนักงานยกของทราบถึงความจำเป็นในการเบรก เบรกทั้งหมดในขั้นตอนนี้ของการพัฒนาจะทำงานโดยการทำงานของสกรูและกลไกเชื่อมต่อกับผ้าเบรกที่ติดตั้งบนล้อ และเบรกเหล่านี้สามารถใช้งานได้แม้ในขณะที่ตู้โดยสารจอดอยู่ ในช่วงแรกๆ พนักงานยกของจะเดินทางในที่พักชั่วคราวที่ทำขึ้นอย่างง่ายๆ นอกตู้โดยสาร แต่ "พนักงานรักษาความปลอดภัยผู้ช่วย" ซึ่งเดินทางอยู่ภายในตู้โดยสารและสามารถเข้าถึงล้อเบรกที่ตำแหน่งของตนได้เข้ามาแทนที่ แรงเบรกที่ทำได้นั้นมีจำกัดและไม่น่าเชื่อถือ เนื่องจาก1การเบรกของพนักงานรักษาความปลอดภัยขึ้นอยู่กับการได้ยินและการตอบสนองอย่างรวดเร็วต่อเสียงนกหวีดสำหรับเบรก[ 1 ]

การพัฒนาในช่วงแรกคือการนำระบบเบรกไอน้ำมาใช้กับหัวรถจักร โดยใช้แรงดันจากหม้อไอน้ำเพื่อส่งไปยังผ้าเบรกบนล้อของหัวรถจักร เมื่อความเร็วของรถไฟเพิ่มขึ้น จึงจำเป็นต้องมีระบบเบรกที่ทรงพลังกว่าเดิม ซึ่งผู้ควบคุมรถไฟสามารถใช้งานและปล่อยเบรกได้ทันที ระบบนี้เรียกว่า เบรก ต่อเนื่องเพราะจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพตลอดความยาวของขบวนรถไฟ

ในสหราชอาณาจักรอุบัติเหตุทางรถไฟ Abbots Riptonในเดือนมกราคม พ.ศ. 2419 รุนแรงขึ้นเนื่องจากระยะหยุดรถที่ยาวของรถไฟด่วนที่ไม่มีเบรกต่อเนื่อง ซึ่ง – ปรากฏชัดว่า – ในสภาวะที่ไม่เอื้ออำนวยอาจเกินกว่าระยะที่กำหนดไว้เมื่อวางสัญญาณ[ 2 ]เรื่องนี้ปรากฏชัดจากการทดสอบเบรกทางรถไฟที่ดำเนินการที่เมืองนิวอาร์กในปีก่อนหน้า เพื่อช่วยเหลือคณะกรรมการราชวงศ์ที่กำลังพิจารณาอุบัติเหตุทางรถไฟ ในคำพูดของเจ้าหน้าที่รถไฟร่วมสมัย สิ่งเหล่านี้

แสดงให้เห็นว่าภายใต้สภาวะปกติ ต้องใช้ระยะทาง 800 ถึง 1200 หลาในการหยุดรถไฟเมื่อเดินทางด้วยความเร็ว 45½ ถึง 48½ ไมล์ต่อชั่วโมง ซึ่งต่ำกว่าความเร็วในการเดินทางปกติของรถไฟด่วนที่เร็วที่สุดมาก เจ้าหน้าที่การรถไฟไม่ได้เตรียมพร้อมสำหรับผลลัพธ์นี้ และยอมรับในทันทีถึงความจำเป็นของกำลังเบรกที่มากขึ้น[ 3 ]

การทดสอบที่ดำเนินการหลังจาก Abbots Ripton รายงานสิ่งต่อไปนี้สำหรับรถไฟด่วนที่ตรงกับเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องโดยประมาณ (เช่น การวิ่งลง 1 ใน 200 แต่ไม่มีการเบรกภายใต้เงื่อนไขที่เอื้ออำนวย): [ 2 ]

ระบบเบรกความเร็วของรถไฟระยะทางเวลาหยุด(วินาที)
ไมล์ต่อชั่วโมงกม./ชม.หลา
ต่อเนื่อง (สุญญากาศ)457241037026
ต่อเนื่อง (สุญญากาศ)457245141230
รถตู้เบรก 3 คัน40.965.880073059
รถตู้เบรก 2 คัน40.965.863157744
รถตู้เบรก 2 คัน457279572755
รถตู้เบรก 1 คัน45721,1251,02970

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีวิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่ชัดเจน เนื่องจากจำเป็นต้องทำให้แรงเบรกมีความสม่ำเสมอในระดับที่เหมาะสมตลอดทั้งขบวนรถ และเนื่องจากจำเป็นต้องเพิ่มและลดจำนวนตู้รถไฟในจุดต่างๆ ตลอดการเดินทาง (ในยุคนั้นรถไฟแบบตู้เดียวทั้งขบวนยังเป็นสิ่งที่หาได้ยาก)

รูปแบบการแก้ปัญหาหลักๆ ได้แก่:

  • ระบบสปริง: เจมส์ นิวอลล์ ช่างสร้างตู้โดยสารรถไฟของทางรถไฟแลงคาเชอร์และยอร์ก เชอร์ ได้รับสิทธิบัตรในปี 1853 สำหรับระบบที่ใช้ก้านหมุนที่วิ่งไปตามความยาวของขบวนรถไฟเพื่อหมุนคันเบรกในแต่ละตู้โดยสารต้านแรงของสปริงรูปกรวยที่ติดตั้งอยู่ในกระบอกสูบ ก้านดังกล่าวติดตั้งอยู่บนหลังคาตู้โดยสารในปลอก ยาง และติดตั้งข้อต่ออเนกประสงค์และส่วนเลื่อนสั้นๆ เพื่อให้สามารถบีบอัดกันชนได้ เบรกถูกควบคุมจากปลายด้านหนึ่งของขบวนรถไฟ ในการปลดเบรก พนักงานควบคุมรถไฟจะหมุนก้านขึ้นเพื่อบีบอัดสปริง จากนั้นสปริงจะถูกยึดไว้ด้วยกลไกเฟือง เดี่ยว ที่อยู่ภายใต้การควบคุมของเขา (แม้ว่าในกรณีฉุกเฉิน คนขับสามารถดึงเชือกเพื่อปลดกลไกเฟืองได้) เมื่อกลไกเฟืองถูกปลด สปริงจะทำงานเพื่อเบรก หากขบวนรถไฟแยกออก เบรกจะไม่ถูกยึดไว้ด้วยกลไกเฟืองในห้องของพนักงานควบคุมรถไฟ และสปริงในแต่ละตู้โดยสารจะดันเบรกไปที่ล้อการเล่นตัวมากเกินไปในข้อต่อจำกัดประสิทธิภาพของอุปกรณ์ให้ใช้งานได้เพียงประมาณห้าตู้เท่านั้น หากใช้งานเกินจำนวนนี้ จำเป็นต้องเพิ่มอุปกรณ์ป้องกันและช่องเบรกเพิ่มเติม อุปกรณ์นี้ถูกขายให้กับบริษัทไม่กี่แห่ง และระบบนี้ได้รับการแนะนำจากคณะกรรมการการค้าบริษัท L&Y ได้ทำการทดลองพร้อมกันกับระบบที่คล้ายกันซึ่งออกแบบโดยพนักงานอีกคนหนึ่งชื่อ ชาร์ลส์ เฟย์ แต่พบว่าประสิทธิภาพไม่แตกต่างกันมากนัก ในเวอร์ชันของเฟย์ ซึ่งจดสิทธิบัตรในปี 1856 แท่งโลหะจะผ่านใต้ตู้รถไฟ และการใช้สปริงโดยตรงกับเบรกแต่ละตัวจะมีเฟืองตัวหนอน คั่น อยู่ คุณสมบัติ "อัตโนมัติ" ที่สำคัญของระบบของนิวอลล์ยังคงอยู่ แต่เฟืองตัวหนอนช่วยให้มั่นใจได้ว่าเบรกจะไม่ทำงานรุนแรงเกินไปเมื่อปล่อย ระบบเวอร์ชันของเฟย์เป็นระบบที่บริษัทส่งเข้าทดสอบเบรกที่เมืองนิวอาร์กในเดือนมิถุนายน ปี 1875 ซึ่งได้ผลลัพธ์ในระดับปานกลาง โดยปกติจะอยู่ในตำแหน่งกลางของระบบทั้งแปดที่ทดสอบ[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]
  • เบรกโซ่ ซึ่งใช้โซ่ต่อต่อเนื่องไปตามด้านล่างของขบวนรถไฟ เมื่อดึงให้ตึง จะไปกระตุ้นคลัตช์แรงเสียดทานที่ใช้การหมุนของล้อเพื่อกระชับระบบเบรก ณ จุดนั้น ระบบนี้มีข้อจำกัดอย่างมากในเรื่องความยาวของขบวนรถไฟที่สามารถใช้งานได้ (เนื่องจากแรงเบรกจะอ่อนลงอย่างมากหลังจากตู้ที่สาม) และการปรับแต่งที่ดี (เนื่องจากความหย่อนที่ข้อต่อแบบหมุดต้องการ ซึ่งโซ่ที่มีความยาวคงที่ไม่สามารถรองรับได้) ในสหรัฐอเมริกา เบรกโซ่ได้รับการพัฒนาและจดสิทธิบัตรโดยอิสระโดย Lucious Stebbins แห่งHartford รัฐคอนเนตทิคัต ในปี 1848 และโดย William Loughridge แห่งWeverton รัฐแมริแลนด์ในปี 1855 [ 9 ]เวอร์ชันของอังกฤษเป็นที่รู้จักในชื่อ Clark and Webb Brake ตามชื่อของ John Clark ผู้พัฒนาระบบนี้ตลอดช่วงทศวรรษ 1840 และFrancis William Webbผู้ทำให้ระบบนี้สมบูรณ์แบบในปี 1875 [ 10 ]เบรกโซ่ยังคงใช้งานอยู่จนถึงทศวรรษ 1870 ในอเมริกา[ 9 ]และทศวรรษ 1890 ในสหราชอาณาจักร[ 10 ]
    • ระบบเบรก Heberleinเป็นรูปแบบที่น่าสนใจของระบบเบรกโซ่ซึ่งเป็นที่นิยมในเยอรมนี โดยใช้สายเคเบิลเหนือศีรษะแทนที่จะใช้โซ่ที่เชื่อมต่ออยู่ด้านล่าง
  • เบรกไฮดรอลิก แรงดันในการทำงานเพื่อใช้เบรกจะถูกส่งผ่านทางไฮดรอลิก (เช่นเดียวกับเบรกของรถยนต์) เบรกประเภทนี้ได้รับความนิยมในสหราชอาณาจักร (เช่น ในทาง รถไฟ มิดแลนด์และเกรตอีสเทิร์น ) แต่ใช้น้ำเป็นของเหลวไฮดรอลิก และแม้แต่ในสหราชอาณาจักร "ความเป็นไปได้ที่จะเกิดการแข็งตัวเป็นอุปสรรคต่อเบรกไฮดรอลิก แม้ว่าทางรถไฟเกรตอีสเทิร์นซึ่งใช้เบรกประเภทนี้อยู่ระยะหนึ่งจะเอาชนะปัญหานี้ได้โดยการใช้น้ำเกลือ" [ 11 ]
วาล์วควบคุมจาก Rotair Valve Westinghouse Air Brake Company [ 12 ]
  • ระบบสุญญากาศแบบง่ายๆ เครื่องดูดอากาศบนหัวรถจักรสร้างสุญญากาศในท่อต่อเนื่องตลอดขบวนรถ ทำให้แรงดันอากาศภายนอกไปขับเคลื่อนกระบอกเบรกในแต่ละตู้รถไฟ ระบบนี้ราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูง แต่มีจุดอ่อนสำคัญคือจะใช้งานไม่ได้หากขบวนรถไฟเกิดการแยกออก หรือหากท่อส่งอากาศของรถไฟแตก
  • ระบบเบรกสุญญากาศอัตโนมัติ ระบบนี้คล้ายกับระบบสุญญากาศแบบธรรมดา ยกเว้นว่าการสร้างสุญญากาศในท่อส่งลมของรถไฟจะทำให้ถังเก็บสุญญากาศในแต่ละตู้โดยสารทำงานและปลดเบรก หากคนขับเหยียบเบรก วาล์วเบรกของคนขับจะปล่อยอากาศจากบรรยากาศเข้าไปในท่อส่งลมของรถไฟ และความดันบรรยากาศนี้จะดันเบรกต้านกับสุญญากาศในถังเก็บสุญญากาศ เนื่องจากเป็นเบรกอัตโนมัติ ระบบนี้จึงออกแรงเบรกหากรถไฟเกิดการแยกตัวหรือท่อส่งลมของรถไฟแตก ข้อเสียของระบบนี้คือต้องใช้ถังเก็บสุญญากาศขนาดใหญ่ในแต่ละตู้โดยสาร และขนาดที่ใหญ่โตและกลไกที่ค่อนข้างซับซ้อนนั้นถูกมองว่าไม่เหมาะสม
  • ระบบเบรกอากาศของเวสติงเฮาส์ในระบบนี้ มีถังเก็บอากาศติดตั้งอยู่บนรถแต่ละคัน และหัวรถจักรจะอัดอากาศเข้าไปในท่อส่งลมของรถไฟด้วยแรงดันอากาศที่เป็นบวก ซึ่งจะปลดเบรกของรถและอัดอากาศเข้าไปในถังเก็บอากาศของรถ หากคนขับเหยียบเบรก วาล์วเบรกจะปล่อยอากาศออกจากท่อส่งลมของรถไฟ และวาล์วสามทางที่รถแต่ละคันจะตรวจจับการสูญเสียแรงดันและปล่อยอากาศจากถังเก็บอากาศไปยังกระบอกเบรก ทำให้เบรกทำงาน ระบบของเวสติงเฮาส์ใช้ถังเก็บอากาศและกระบอกเบรกขนาดเล็กกว่าอุปกรณ์สุญญากาศที่เทียบเท่ากัน เนื่องจากสามารถใช้แรงดันอากาศที่ค่อนข้างสูงได้ อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์อากาศเพื่อสร้างอากาศอัด และในยุคแรกๆ ของทางรถไฟ จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์อากาศไอน้ำแบบลูกสูบขนาดใหญ่ ซึ่งวิศวกรหลายคนมองว่าไม่พึงประสงค์อย่างยิ่ง ข้อเสียอีกประการหนึ่งคือจำเป็นต้องปลดเบรกให้หมดก่อนที่จะสามารถใช้งานเบรกได้อีกครั้ง ในตอนแรกไม่มี "การปลดเบรกแบบค่อยเป็นค่อยไป" และเกิดอุบัติเหตุมากมายในขณะที่กำลังเบรกไม่สามารถใช้งานได้ชั่วคราว[ 13 ]

หมายเหตุ: ระบบเหล่านี้มีหลายรูปแบบและหลายเวอร์ชันที่พัฒนาต่อยอดมา

การทดสอบที่เมืองนิวอาร์กแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการเบรกของเบรกอากาศของเวสติงเฮาส์นั้นเหนือกว่าอย่างเห็นได้ชัด[ 14 ]แต่ด้วยเหตุผลอื่น[ 15 ]ระบบสุญญากาศจึงถูกนำมาใช้โดยทั่วไปในทางรถไฟของสหราชอาณาจักร

ระบบเบรกฝึกน้ำหนักด้วยเครื่องยนต์ความเร็วของรถไฟระยะหยุดรถได้เวลาหยุดแล้วการลดความเร็วราง
ตันยาวตันไมล์ต่อชั่วโมงกม./ชม.หลาจีม./วินาที2
เวสติงเฮาส์อัตโนมัติ203  ตัน 4  cwt206.55284304278190.0990.97แห้ง
คลาร์ก ไฮดรอลิก198  ตัน 3  cwt201.3528440436922.750.0750.74แห้ง
สุญญากาศสมิธ[ 13 ]262  ตัน 7  เซ็นต์266.649.579.7483442290.0570.56แห้ง
เครือคลาร์กและเวบบ์241  ตัน 10  cwt245.447.576.4479438290.0560.55แห้ง
ระบบไฮดรอลิกของบาร์เกอร์210  ตัน 2  cwt213.550.7581.67516472320.0560.55แห้ง
เครื่องดูดฝุ่นเวสติงเฮาส์204  ตัน 3  cwt207.4528457652734.50.0520.51เปียก
เฟย์ เมคานิคอล186  ตัน 3  cwt189.144.571.638835527.50.0570.56เปียก
สตีล แอนด์ แมคอินเนส แอร์197  ตัน 7  เซ็นต์200.549.579.753448834.50.0510.50เปียก

แนวปฏิบัติของอังกฤษในยุคต่อมา

ในทางปฏิบัติของอังกฤษ มีเพียงรถไฟโดยสารเท่านั้นที่ติดตั้งระบบเบรกต่อเนื่องจนถึงประมาณปี 1930 ส่วนรถไฟขนส่งสินค้าและแร่ธาตุจะวิ่งด้วยความเร็วที่ช้ากว่า และอาศัยแรงเบรกจากหัวรถจักร ตู้บรรทุกเชื้อเพลิง และตู้เบรกซึ่งเป็นยานพาหนะขนาดใหญ่ที่ติดตั้งไว้ท้ายขบวนและมีพนักงานควบคุมรถไฟ ประจำอยู่

รถขนส่งสินค้าและแร่ธาตุมีเบรกมือซึ่งควบคุมโดยคันโยกที่เจ้าหน้าที่บนพื้นดินเป็นผู้ควบคุม เบรกมือเหล่านี้ใช้เมื่อจำเป็น ไม่ว่าจะเป็นตอนที่รถจอดอยู่ หรือตอนที่รถไฟกำลังลงทางลาดชัน รถไฟจะหยุดที่ด้านบนของทางลาดชัน และพนักงานควบคุมรถไฟจะเดินไปข้างหน้าเพื่อ "กด" คันโยกเบรก เพื่อให้เบรกทำงานบางส่วนขณะลงทางลาดชัน รถขนส่งสินค้าในยุคแรกมีคันโยกเบรกอยู่ด้านเดียว แต่ตั้งแต่ประมาณปี 1930 เป็นต้นมา จำเป็นต้องมีคันโยกเบรกทั้งสองด้านของรถขนส่งสินค้า รถไฟที่มีรถที่ใช้เบรกมือเรียกว่า "รถไฟที่ไม่ได้ติดตั้งเบรกมือ" ซึ่งมีการใช้งานในสหราชอาณาจักรจนถึงประมาณปี 1985 ตั้งแต่ประมาณปี 1930 ได้มีการนำรถไฟแบบกึ่งติดตั้งเบรกมือมาใช้ โดยรถขนส่งสินค้าที่ติดตั้งเบรกแบบต่อเนื่องจะถูกจัดเรียงไว้ข้างๆ หัวรถจักร ทำให้มีกำลังเบรกเพียงพอที่จะวิ่งด้วยความเร็วสูงกว่ารถไฟที่ไม่ได้ติดตั้งเบรกมือ การทดสอบในเดือนมกราคม พ.ศ. 2495 พบว่ารถไฟบรรทุกถ่านหิน 52 โบกี้ น้ำหนัก 850 ตัน วิ่งได้127 ไมล์ (204 กม.)ด้วยความเร็วเฉลี่ย38 ไมล์ต่อชั่วโมง (61 กม./ชม.)เมื่อเทียบกับความเร็วสูงสุดปกติบนเส้นทางหลักของมิดแลนด์ที่25 ไมล์ต่อชั่วโมง (40 กม./ชม.)สำหรับรถไฟบรรทุกสินค้าที่ไม่ได้ติดตั้ง ระบบเบรกสุญญากาศ [ 16 ]ในปี พ.ศ. 2495 โบกี้เปิด 14% โบกี้ปิด 55% และรถบรรทุกปศุสัตว์ 80% มีระบบเบรกสุญญากาศ[ 17 ]   

ในยุคแรกเริ่มของหัวรถจักรดีเซล มีการติดตั้ง ตู้เบรกพิเศษไว้กับหัวรถจักรเพื่อเพิ่มแรงเบรกเมื่อลากขบวนรถที่ไม่มีอุปกรณ์เบรก ตู้เบรกนี้มีลักษณะเตี้ย เพื่อให้คนขับยังคงมองเห็นรางและสัญญาณข้างหน้าได้ แม้ว่าตู้เบรกจะถูกผลักไปข้างหน้าหัวรถจักร ซึ่งเป็นกรณีที่เกิดขึ้นบ่อยครั้ง

ภายในปี พ.ศ. 2421 มีสิทธิบัตรระบบเบรกมากกว่า 105 รายการในหลายประเทศ ซึ่งส่วนใหญ่ไม่ได้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลาย[ 18 ]

เบรกต่อเนื่อง

เมื่อน้ำหนักบรรทุก ความลาดชัน และความเร็วของรถไฟเพิ่มขึ้น การเบรกจึงกลายเป็นปัญหาที่สำคัญมากขึ้น ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เบรกแบบต่อเนื่อง ที่ดีขึ้นอย่างมาก เริ่มปรากฏขึ้น เบรกแบบต่อเนื่องประเภทแรกสุดคือเบรกโซ่[ 19 ] ซึ่งใช้โซ่ที่วิ่งไปตามความยาวของรถไฟเพื่อควบคุมเบรกบนรถทุกคันพร้อมกัน

ในไม่ช้าเบรกโซ่ก็ถูกแทนที่ด้วย เบรก ที่ใช้ลมหรือระบบสุญญากาศเบรกเหล่านี้ใช้ท่อเชื่อมต่อตู้รถไฟทุกตู้ ทำให้ผู้ควบคุมสามารถใช้หรือปล่อยเบรกได้ด้วยวาล์วเพียงตัวเดียวในหัวรถจักร

ระบบเบรกแบบต่อเนื่องเหล่านี้อาจเป็นแบบธรรมดาหรือแบบอัตโนมัติ ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากรถไฟขาดเป็นสองท่อน สำหรับเบรกแบบธรรมดา จำเป็นต้องใช้แรงกดเพื่อเบรก และกำลังเบรกทั้งหมดจะหายไปหากท่อเบรกแบบต่อเนื่องขาดด้วยเหตุผลใดก็ตาม ดังนั้นเบรกแบบธรรมดาที่ไม่ใช่แบบอัตโนมัติจึงไร้ประโยชน์เมื่อเกิดเหตุการณ์ร้ายแรงขึ้น ดังที่เห็นได้จากอุบัติเหตุทางรถไฟที่อาร์มาห์

ในทางกลับกัน ระบบเบรกอัตโนมัติใช้แรงดันอากาศหรือแรงดันสุญญากาศในการยึดเบรกไว้กับถังเก็บแรงดันที่ติดตั้งอยู่บนรถแต่ละคัน ซึ่งจะทำการเบรกโดยอัตโนมัติหากแรงดัน/สุญญากาศในท่อส่งอากาศของรถไฟ หายไป ดังนั้น ระบบเบรกอัตโนมัติจึงค่อนข้าง " ปลอดภัย " อย่างไรก็ตาม การปิดวาล์วท่ออย่างไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่อุบัติเหตุได้ เช่นอุบัติเหตุที่สถานีรถไฟการ์ เดอ ลียง

ระบบเบรกอากาศมาตรฐาน ของ Westinghouse มีการปรับปรุงเพิ่มเติมด้วยวาล์วสามทางและถังเก็บอากาศเฉพาะที่ในแต่ละตู้ ทำให้สามารถใช้เบรกได้อย่างเต็มที่โดยลดแรงดันอากาศเพียงเล็กน้อย ช่วยลดเวลาในการปล่อยเบรกเนื่องจากแรงดันทั้งหมดไม่ได้ถูกระบายออกสู่บรรยากาศ

ระบบเบรกแบบไม่ใช้ระบบอัตโนมัติยังคงมีบทบาทสำคัญในหัวรถจักรและตู้โดยสารแรกๆ เนื่องจากสามารถใช้ควบคุมขบวนรถไฟทั้งหมดได้โดยไม่ต้องใช้ระบบเบรกอัตโนมัติ

ประเภท

นี่ไม่ใช่รายชื่อเบรกของรถไฟทั้งหมด แต่เป็นรายชื่อตัวอย่างที่พบได้ทั่วไปส่วนใหญ่

เบรกเชิงกล

รถหัวลาก รถโดยสาร และรถบรรทุกสินค้าบางคันส่วนใหญ่ติดตั้งเบรกมือ (handbrake) ซึ่งทำงานโดยตรง (เชิงกล) กับระบบเบรกของรถ การใช้งานเบรกมือนี้จะป้องกันการหมุนของล้อโดยไม่ขึ้นอยู่กับเบรกแบบลมและจึงเหมาะสำหรับการยึดรถบรรทุกและรถโดยสารที่จอดอยู่เพื่อป้องกันการเคลื่อนที่โดยไม่ตั้งใจ เบรกแบบกลไกเท่านั้นที่สามารถใช้ได้เพื่อจุดประสงค์นี้ เนื่องจากแรงยึดของเบรกแบบลมไม่สามารถคงอยู่ได้ตลอดไปหากไม่มีคอมเพรสเซอร์ทำงาน

เบรกมือมีสองประเภทเบรกมือที่สามารถใช้งานได้บนตัวรถนั้นใช้เพื่อป้องกันไม่ให้รถไหลไปเอง และใช้เพื่อควบคุมความเร็วสำหรับ การสับเปลี่ยน ขบวนรถ ในบางกรณี รวมถึงใช้หยุดรถไฟหากระบบเบรกอัตโนมัติล้มเหลว โดยปกติแล้วจะออกแบบเป็นเบรกแบบสกรู และใช้งานได้จากชานชาลาของพนักงานเบรก หรือในกรณีของรถโดยสาร จะใช้งานได้จากภายในรถ โดยปกติจะอยู่ที่บริเวณทางเข้า บนรถบรรทุกสินค้า UIC ตุ้มน้ำหนักเบรกนี้จะมีกรอบสีขาว (สีขาวเหมือนกับตัวอักษรเบรกส่วนอื่นๆ หรือสีดำบนพื้นหลังสีขาวหรือสีอ่อน) เบรกมือบนรถพ่วงและหัวรถจักรแบบมี ถังน้ำ มักออกแบบเป็นเบรกแบบตุ้มน้ำหนัก

เบรกจอดรถแบบใช้มือควบคุมนั้นเหมาะสำหรับใช้ยึดรถไฟที่จอดนิ่งไม่ให้ไหลไปเท่านั้น สามารถออกแบบให้เป็นแบบวงล้อหมุนหรือแบบเบรกสปริงก็ได้

โดยทั่วไปแล้ว รถไฟที่วิ่งบนรางฟันเฟืองมักติดตั้งเบรกแบบล็อกทิศทาง ซึ่งจะทำงานเฉพาะเมื่อวิ่งลงเนินเท่านั้น เมื่อวิ่งขึ้นเนิน เบรกแบบล็อกทิศทางที่ทำงานอยู่จะถูกปลดออกโดยกลไกแบบเฟือง ทำให้รถไฟไม่สามารถไหลถอยหลังได้

เบรกอากาศและเบรกสุญญากาศ

มาตรวัดแรงดันเบรกอากาศแบบคู่สำหรับคนขับ: เข็มด้านซ้ายแสดงแรงดันของท่อเก็บอากาศหลักที่จ่ายให้กับรถไฟ ส่วนเข็มด้านขวาแสดงแรงดันของกระบอกเบรก ในหน่วยบาร์

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ทางรถไฟของอังกฤษหลายแห่งใช้ระบบเบรกสุญญากาศแทนระบบเบรกอากาศที่ใช้กันในหลายประเทศทั่วโลก ข้อดีหลักของระบบสุญญากาศคือสามารถสร้างสุญญากาศได้โดยใช้เครื่องพ่นไอน้ำที่ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนที่ (และสามารถใช้พลังงานจากไอน้ำของหัวรถจักรไอน้ำได้ ) ในขณะที่ระบบเบรกอากาศต้องใช้ คอมเพรสเซอร์ที่มีเสียงดังและซับซ้อน

อย่างไรก็ตาม เบรกอากาศมีประสิทธิภาพมากกว่าเบรกสุญญากาศสำหรับกระบอกเบรกขนาดเดียวกัน คอมเพรสเซอร์เบรกอากาศโดยทั่วไปสามารถสร้างแรงดันได้90 psi (620 kPa ; 6.2 บาร์)ในขณะที่เบรกสุญญากาศสร้างได้เพียง15 psi (100 kPa; 1.0 บาร์)ในระบบสุญญากาศ ความแตกต่างของแรงดันสูงสุดคือความดันบรรยากาศ ( 14.7 psi หรือ 101 kPa หรือ 1.01 บาร์ที่ระดับน้ำทะเล น้อยกว่าที่ระดับความสูง) ดังนั้น ระบบเบรกอากาศจึงสามารถใช้กระบอกเบรกขนาดเล็กกว่าระบบสุญญากาศเพื่อสร้างแรงเบรกเท่ากันได้ ข้อได้เปรียบของเบรกอากาศนี้จะเพิ่มขึ้นที่ระดับความสูง เช่น เปรูและสวิตเซอร์แลนด์ ซึ่งปัจจุบันใช้เบรกสุญญากาศในทางรถไฟรอง ประสิทธิภาพที่สูงกว่ามากของเบรกอากาศและการเลิกใช้หัวรถจักรไอน้ำทำให้เบรกอากาศแพร่หลายมากขึ้น อย่างไรก็ตาม เบรกสุญญากาศยังคงใช้ในอินเดียอาร์เจนตินาและแอฟริกาใต้แต่จะลดลงในอนาคตอันใกล้ ดู ข้อมูล เพิ่มเติมได้ ในJane's World Railways         

ความแตกต่างทางภาพระหว่างระบบทั้งสองแสดงให้เห็นได้จากเบรกอากาศที่ทำงานด้วยแรงดันสูง โดยท่ออากาศที่ปลายขบวนรถจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ในขณะที่เบรกสุญญากาศทำงานด้วยแรงดันต่ำ และท่อที่ปลายขบวนรถจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่า เบรกอากาศที่ขบวนรถด้านนอกสุดจะปิดโดยใช้วาล์ว ส่วนเบรกสุญญากาศที่ขบวนรถด้านนอกสุดจะปิดผนึกด้วยปลั๊กคงที่ ("ดัมมี่") ซึ่งปลายเปิดของท่อสุญญากาศจะถูกเสียบเข้าไป สุญญากาศจะปิดผนึกกับแหวนยาง โดยมีหมุดยึดท่อไว้เมื่อสุญญากาศลดลงระหว่างการเบรก[ 20 ] [ 21 ]

การปรับปรุงระบบเบรกอากาศ

หนึ่งใน ข้อดีของการปรับปรุงระบบเบรกอากาศอัตโนมัติคือ การมีท่ออากาศเส้นที่สอง (ถังเก็บอากาศหลักหรือท่อหลัก) ตลอดขบวนรถเพื่อเติมอากาศในถังเก็บอากาศของแต่ละตู้ แรงดันอากาศนี้ยังสามารถใช้ในการเปิดปิดประตูขนถ่ายสินค้าในตู้บรรทุกข้าวสาลี ตู้ บรรทุกถ่านหิน และตู้บรรทุกหินกรวด ได้อีกด้วย ในตู้โดยสาร ท่อถังเก็บอากาศหลักยังใช้ในการจ่ายอากาศเพื่อควบคุมประตูและระบบกันสะเทือนด้วยลมอีกด้วย

เบรกแรงดันต้าน

ระบบเบรกแบบแรงดันต้านเป็นระบบเบรกของหัวรถจักรไอน้ำชนิดหนึ่งที่ใช้กระบอกสูบขับเคลื่อนในการเบรกหัวรถจักร หลักการทำงานของเบรกคือใช้กระบอกสูบเป็นเหมือนเครื่องอัดอากาศและแปลงพลังงานจลน์เป็นความร้อน

เบรกไดนามิก

คุณสมบัติทั่วไปอย่างหนึ่งในหัวรถจักรไฟฟ้าและหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าคือเบรกแบบไดนามิก ซึ่งทำงานโดยใช้มอเตอร์ไฟฟ้าที่ปกติใช้หมุนล้อมาทำหน้าที่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จึงช่วยชะลอความเร็วของรถไฟ

เบรกกระแสไหลวน

ระบบเบรกกระแสไหลวนจะชะลอหรือหยุดรถไฟโดยการสร้างกระแสไหลวนและเปลี่ยนพลังงานจลน์ให้เป็นความร้อน

เบรกไฟฟ้าลม

เบรกของคนขับรถไฟไฟฟ้าอังกฤษ
คันเบรกสี่จังหวะบนรถไฟไฟฟ้าแบบหลายตู้โดยสารรุ่น Class 317 ของสหราชอาณาจักร

ระบบเบรก EPที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าใช้ "ท่อส่งอากาศหลัก" เพื่อส่งอากาศไปยังถังเก็บอากาศเบรกทั้งหมดในขบวนรถไฟ โดยวาล์วเบรกจะถูกควบคุมด้วยระบบไฟฟ้าผ่านวงจรควบคุมแบบสามสาย หากสายไฟขาด เบรกจะทำงานโดยอัตโนมัติ ทำให้ยังคงรักษาคุณสมบัติการทำงานที่ปลอดภัยของระบบเบรกอื่นๆ ไว้ได้ ระบบนี้ให้ระดับการเบรกได้ระหว่างสี่ถึงเจ็ดระดับ ขึ้นอยู่กับประเภทของรถไฟ นอกจากนี้ยังช่วยให้การเบรกเร็วขึ้น เนื่องจากสัญญาณควบคุมไฟฟ้าจะถูกส่งไปยังรถทุกคันในขบวนรถไฟได้ทันที ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงความดันอากาศที่กระตุ้นเบรกในระบบทั่วไปอาจใช้เวลาหลายวินาทีหรือหลายสิบวินาทีในการส่งผลกระทบอย่างเต็มที่ไปยังท้ายขบวนรถไฟ อย่างไรก็ตาม ระบบนี้ไม่ได้ใช้ในรถไฟขนส่งสินค้าเนื่องจากต้นทุนสูง

เบรกลมควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

ระบบเบรกแบบนิวแมติกที่ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ (ECP) เป็นนวัตกรรมของอเมริกาในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เพื่อรับมือกับขบวนรถไฟบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่และหนักมาก และเป็นการพัฒนาต่อยอดจากเบรก EP โดยมีระดับการควบคุมที่สูงขึ้นไปอีก นอกจากนี้ ข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของเบรกในแต่ละตู้รถไฟจะถูกส่งกลับไปยังแผงควบคุมของคนขับด้วย

ในระบบ ECP จะมีการติดตั้งสายส่งไฟฟ้าและสายควบคุมจากตู้รถไฟหนึ่งไปยังอีกตู้หนึ่งจากด้านหน้าไปด้านหลังของขบวนรถ สัญญาณควบคุมทางไฟฟ้าจะถูกส่งผ่านอย่างมีประสิทธิภาพในทันที ต่างจากการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศซึ่งแพร่กระจายด้วยความเร็วที่ค่อนข้างช้าและถูกจำกัดในทางปฏิบัติโดยความต้านทานต่อการไหลของอากาศในท่อ ดังนั้นจึงสามารถใช้เบรกบนตู้รถไฟทุกตู้พร้อมกัน หรือแม้กระทั่งจากด้านหลังไปด้านหน้าแทนที่จะเป็นจากด้านหน้าไปด้านหลัง ซึ่งจะช่วยป้องกันไม่ให้ตู้รถไฟด้านหลัง "ดัน" ตู้รถไฟด้านหน้า และส่งผลให้ระยะหยุดรถสั้นลงและอุปกรณ์สึกหรอน้อยลง

ในอเมริกาเหนือมีเบรก ECP สองยี่ห้อ ได้แก่ ยี่ห้อNew York Air Brakeและยี่ห้อWabtecเบรกทั้งสองชนิดนี้สามารถใช้แทนกันได้

เบรกเฮเบอร์ไลน์

ระบบเบรกเฮเบอร์ไลน์ (Heberlein brake) เป็นเบรกแบบต่อเนื่องสำหรับรถไฟที่ใช้ในประเทศเยอรมนี โดยทำงานด้วยสายเคเบิลเชิงกล การเบรกของรถไฟจึงเริ่มต้นจากส่วนกลางของหัวรถจักรโดยใช้ตัวหมุนสายเคเบิล ซึ่งจะทำให้คลิปเบรกไปกดที่ตู้รถไฟแต่ละตู้ โดยมีระบบเซอร์โวช่วยควบคุมด้วยการหมุนของเพลา เบรกจะทำงานโดยอัตโนมัติหากสายเคเบิลขาด

เบรกไอน้ำ

เบรกไอน้ำเป็นเบรกชนิดหนึ่งสำหรับหัวรถจักรไอน้ำและรถพ่วง โดยใช้กระบอกไอน้ำทำงานโดยตรงกับกลไกเบรก

ความสามารถในการย้อนกลับ

การเชื่อมต่อระบบเบรกระหว่างตู้รถไฟอาจทำได้ง่ายขึ้นหากตู้รถไฟหันไปในทิศทางเดียวกันเสมอ ยกเว้นในกรณีของหัวรถจักรซึ่งมักจะถูกหมุนบนแท่นหมุนหรือโครงสามเหลี่ยม

บนเส้นทางรถไฟฟอร์เทสคิวที่เปิดให้บริการในปี 2551 ตู้รถไฟจะวิ่งเป็นชุด แม้ว่าทิศทางการวิ่งจะเปลี่ยนไปตรงทางโค้งที่ท่าเรือก็ตาม ส่วน ทางเชื่อม ECP นั้น มีอยู่ด้านเดียวและวิ่งได้ทิศทางเดียวเท่านั้น

อุบัติเหตุเกี่ยวกับเบรก

เบรกที่ชำรุดหรือใช้งานไม่ถูกต้องอาจทำให้รถไฟวิ่งโดยไม่ควบคุมซึ่งในบางกรณีได้ก่อให้เกิดอุบัติเหตุรถไฟมา แล้ว

ดูเพิ่มเติม

ผู้ผลิต

แหล่งที่มา

อ่านเพิ่มเติม

  • Marsh, GH และ Sharpe, AC การพัฒนาระบบเบรกของรถไฟ ตอนที่ 1 1730-1880 วารสารวิศวกรรมรถไฟ 2(1) 1973, 46–53; ตอนที่ 2 1880-1940 วารสารวิศวกรรมรถไฟ 2(2) 1973, 32-42
  • Winship, IR การยอมรับระบบเบรกต่อเนื่องบนทางรถไฟในบริเตนประวัติศาสตร์เทคโนโลยี 11 1986, 209–248 ครอบคลุมการพัฒนาตั้งแต่ประมาณปี 1850 ถึง 1900
  • เรลเทค
  • บริการซ่อมเบรก Waka

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไม่มีชื่อบทความ

เบรก ของรถไฟ เป็น เบรก ชนิดหนึ่งที่ใช้กับ ตู้ รถไฟ เพื่อช่วยในการชะลอความเร็ว ควบคุมการเร่งความเร็ว ( ขณะ ลงเนิน) หรือเพื่อหยุดรถไฟไม่ให้เคลื่อนที่ขณะจอด...

พัฒนาการในช่วงแรก

ในยุคแรกเริ่มของรถไฟ เทคโนโลยีการเบรกยังล้าหลังมาก รถไฟขบวนแรกๆ มีเบรกที่ใช้งานได้ทั้งบนตู้บรรทุกเชื้อเพลิงของหัวรถจักรและบนตู้โดยสารในขบวน โดย "พนักงานยกของ" หรือในสหรัฐอเมริกาเรียกว่า " พนักงานเบรก " จะเป็นผู้ควบคุมเบรก...

แนวปฏิบัติของอังกฤษในยุคต่อมา

ในทางปฏิบัติของอังกฤษ มีเพียงรถไฟโดยสารเท่านั้นที่ติดตั้งระบบเบรกต่อเนื่องจนถึงประมาณปี 1930 ส่วนรถไฟขนส่งสินค้าและแร่ธาตุจะวิ่งด้วยความเร็วที่ช้ากว่า และอาศัยแรงเบรกจากหัวรถจักร ตู้บรรทุกเชื้อเพลิง และ ตู้เบรก ซึ่ง...

เบรกต่อเนื่อง

เมื่อน้ำหนักบรรทุก ความลาดชัน และความเร็วของรถไฟเพิ่มขึ้น การเบรกจึงกลายเป็นปัญหาที่สำคัญมากขึ้น ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เบรกแบบต่อเนื่อง ที่ดีขึ้นอย่างมาก เริ่มปรากฏขึ้น เบรกแบบต่อเนื่องประเภทแรกสุดคือ เบรกโซ่ [ 19 ]...