El sistema de frenos electroneumático en los trenes ferroviarios británicos se introdujo en 1950 y sigue siendo el sistema de frenado principal para varias unidades en servicio en la actualidad. La Región Sur de los Ferrocarriles Británicos operó una flota autónoma de unidades eléctricas múltiples para trenes de pasajeros suburbanos y de media distancia. A partir de 1950, se llevó a cabo una expansión de la flota y la nueva construcción adoptó un sistema de frenado que era novedoso en el Reino Unido, el freno electroneumático en el que el conductor controlaba eléctricamente el funcionamiento del freno de aire comprimido. Este fue un avance técnico considerable y exitoso, que permitió una respuesta más rápida y sensible a la operación de los controles de freno por parte del conductor.
Orígenes
Desde la década de 1920, el Ferrocarril del Sur del Reino Unido y sus empresas predecesoras habían adoptado la electrificación y la operación de trenes de unidades múltiples como una solución para los requisitos de servicio de pasajeros denso e intensivo. La flota antes de la Segunda Guerra Mundial utilizaba el sistema de frenos de aire Westinghouse de dos tubos , que era más eficaz que el freno de vacío que prevalecía generalmente en el Reino Unido. Sin embargo, tenía desventajas, principalmente:
- La liberación parcial de una aplicación de freno Westinghouse no respondía y por lo general requería una liberación completa, lo que llevó un tiempo considerable, y luego una nueva aplicación.
- En un tren largo, la fuerza de frenado durante la aplicación del freno no fue constante a lo largo del tren; la respuesta a la operación del conductor de la válvula de freno varió de acuerdo con la longitud del tren y la variación provocó un aumento de tensión longitudinal.
- Suelte después de que una aplicación completa sea lenta.
- La respuesta a la operación del conductor de la válvula del freno fue inconsistente y no autolampó (es decir, la posición de la válvula de control del freno establece la tasa de cambio de la fuerza del freno, no el nivel de la fuerza del freno).
Las primeras unidades equipadas con EP
Las primeras unidades del sur equipadas con freno EP podrían considerarse las Bulleid 4-DD de dos pisos construidas en 1949 (4001 y 4002). El freno EP instalado en esta culata no era del tipo autolapeado y aún requería el freno Westinghouse ya que el freno de 'falla a seguridad' ya que el freno EP instalado era del tipo 'energizar para aplicar', lo que significaba si había una pérdida del voltaje de control del freno, el freno EP no funcionaba. Los 4-DD se basaron en el 4-SUB anterior , pero no eran operativamente compatibles ni con el 4-SUB ni con el modelo EPB posterior.
A partir de 1950, se entregó una gran flota nueva de unidades múltiples suburbanas con un diseño de antes de la guerra y, además de otras mejoras técnicas, se equiparon con el freno electroneumático, conocido universalmente como "freno EP". El avance en la tecnología de frenado dominó los otros desarrollos y la designación de las unidades de tren fue 2-EPB y 4-EPB para las unidades de dos y cuatro coches, respectivamente. El diseño fue exitoso y se construyó una flota más grande de diseño muy similar y la electrificación de la Kent Coast Line extendió la adopción del freno EP a la operación de pasajeros de media distancia, pero aún confinada a múltiples unidades. (Se construyó una pequeña flota de locomotoras para la Región Sur y se instaló un sistema de control de frenos que era compatible con fines de interoperabilidad).
Operación de frenos Westinghouse y EP
Los trenes tenían equipos de frenos Westinghouse y tenían un sistema de control eléctrico que activaba los frenos de aire comprimido en cada vagón. En funcionamiento normal, el conductor utilizaba exclusivamente el sistema EP, pero no era a prueba de fallos. Si el sistema eléctrico fallaba, el conductor simplemente tenía que mover la válvula del freno a una posición más y la misma válvula operaba el sistema Westinghouse a prueba de fallas en el tren. Esto solo se hizo en caso de falla o emergencia.
El sistema Westinghouse utiliza depósitos de aire en cada vehículo y el aire comprimido se libera de estos depósitos a los cilindros de freno a medida que el conductor reduce la presión en la tubería del tren al accionar la válvula de freno. Este proceso hace que un enlace mecánico presione las zapatas de freno contra las ruedas.
La liberación de aire comprimido en los cilindros de freno se logra mediante válvulas triples, que a su vez están controladas por la presión del aire en la tubería del tren, una tubería neumática que recorre la longitud del tren. Cuando el conductor desea hacer una aplicación de freno, opera la válvula de freno del conductor que libera algo de aire de la tubería del tren, operando así las válvulas triples. Cuando el conductor desea soltar los frenos, su operación de la válvula de freno del conductor devuelve aire comprimido (almacenado en un cilindro cerca de la posición de conducción) a la tubería del tren y esto mueve la válvula triple para liberar el aire en los cilindros de freno para atmósfera, permitiendo que las zapatas de freno se muevan lejos de las ruedas. Aunque, en el funcionamiento de unidades múltiples, los depósitos de aire de los vehículos se pueden cargar con relativa rapidez, el restablecimiento de la presión en la tubería del tren lleva algún tiempo ya que el aire tiene que viajar físicamente a lo largo del tren.
En la operación EP, un distribuidor, que realiza funciones similares a las de la válvula triple, es operado directa e instantáneamente por control eléctrico de la válvula de freno del conductor. Se utilizan los cilindros de freno y los depósitos de aire y las bombas Westinghouse, de modo que solo se cambian los medios de transmisión de la orden del conductor.
Ventajas y desarrollos
Las ventajas del sistema EP son que:
- La válvula de freno del conductor es autolapada; la posición de la válvula activa una presión de frenado específica en los cilindros de freno y, por lo tanto, una tasa de frenado específica.
- Los distribuidores se activan de forma instantánea y simultánea, de modo que no se produce ningún movimiento longitudinal y la respuesta es constante independientemente de la longitud del tren.
- La liberación de una aplicación de freno comienza instantáneamente en respuesta a la válvula de freno del conductor, en todo el tren; y es posible una liberación parcial y una nueva aplicación.
El sistema de control eléctrico requería cables de control a lo largo del tren (además de las dos tuberías de aire para la operación de Westinghouse) y se proporcionó un cable de puente en cada extremo de cada unidad para usar cuando dos o más unidades estaban acopladas para funcionar en múltiples . En 1950, no era posible el control electrónico y el sistema usaba cuatro conductores en el cable para lograr tasas de frenado graduadas.
El sistema de frenos EP fue muy apreciado por los conductores y fue adoptado para posteriores construcciones de material rodante en la región sur de los ferrocarriles británicos , incluido el parque de pasajeros de media distancia.
La próxima generación
Siguiendo el stock original de EP, el sistema se desarrolló más en la segunda generación de trenes de unidades múltiples construidos para British Rail en la década de 1970, como el Clase 313 EMU.
El sistema de aire de Westinghouse se abandonó en favor de un sistema de control totalmente eléctrico, por lo que se eliminó la necesidad de una tubería de freno y válvulas triples. En cambio, una sola tubería de aire, ahora llamada tubería de depósito principal, corre a lo largo del tren. Funciona a 10 bar y, además de alimentar cada depósito del cilindro de freno, también proporciona aire para los sistemas de suspensión secundaria (airbags) y las puertas eléctricas.
Cada depósito de freno almacena aire a una presión de 7 bar y se alimenta a través de una válvula reductora de presión desde la tubería del depósito principal. La manija del freno del conductor pasa los voltajes de control por tres cables a cada válvula de control EP, lo que permite que el aire del depósito del freno pase al cilindro del freno, activando así el freno de disco. La presencia de la tensión de los frenos mantiene fuera , proporcionando una prueba de fallos del sistema.
El freno "Westcode" de 3 pasos utiliza tres cables y estos operan en una secuencia binaria para controlar el paso del freno. 10 y 11 son la codificación de freno para proporcionar los 3 pasos, 12 cables es freno de emergencia, 15 cables es freno EP negativo.
Las posiciones en la manija del freno son:
- Release - Trainwires 10,11 y 12 energizados
- Paso 1: Trainwire 10 desactivado, 11 activado, 12 activado
- Paso 2: Trainwire 10 energizado, 11 desenergizado, 12 energizado
- Paso 3: Trainwire 10 desactivado, 11 desactivado, 12 activado.
- Emergencia: los tres Trainwires sin energía y conectados a tierra
Este sistema permanece en uso hoy.
Cable de continuidad del freno
En los sistemas de frenos EP anteriores, si el tren se dividía o se producía una fuga de aire grave, la caída en la presión del tubo de freno hacía que se aplicaran automáticamente los frenos. Esta característica se perdió con la eliminación del tubo de freno, por lo que se creó un equivalente electrónico.
El cable de continuidad del freno (también conocido como Trainwire 13) se alimenta con un voltaje de control de 120 V CC de la batería y corre en un bucle alrededor del tren, pasando por varios gobernadores (interruptores eléctricos operados por presión de aire) en cada vagón, finalmente alimentando la energía y manija (s) de control del freno en el escritorio del conductor. Si alguno de los gobernadores se abre debido a la baja presión de aire, o si el cable de continuidad del freno en sí se rompe debido a la división del tren, el voltaje de control al escritorio del conductor se cortará, lo que provocará que se elimine la energía de tracción a los motores y Se aplicará el freno de emergencia [1] .
Uso actual
En el Reino Unido, las Unidades Múltiples construidas más recientemente , como la familia Bombardier Electrostar, todavía usan frenos de fricción (de disco) que son operados por válvulas electroneumáticas para su sistema de frenado primario. Además, el frenado dinámico se combina con esto para lograr una mayor fuerza de frenado y reducir el desgaste de las pastillas de freno.
Ver también
Referencias
- ^ "Principios de frenado para vehículos ferroviarios sección 7.4 Control de freno de emergencia" . RSSB . Consultado el 22 de abril de 2019 .[ enlace muerto permanente ]
Otras lecturas
- Moody, GT (1979). Southern Electric 1909-1979 . Ian Allan Ltd. ISBN 0-7110-0924-4.
enlaces externos
- " Frenos electroneumáticos " en las páginas web técnicas ferroviarias ofrece una visión del mundo en contexto