JAK HAMUJE POCIĄG …

Na pierwszy rzut oka mogłoby się wydawać, że wykonanie hamulca działającego na zasadzie sprężonego powietrza stanowi bardzo prostą sprawę. Jednak, ażeby wdrożyć system hamulcowy w pociągu, który miałby być skuteczny w razie uszkodzenia, należy zastosować układ trochę bardziej wyrafinowany, niż mogłoby się na pozór wydawać (szczególnie w obecnych czasach, kiedy pociągi osiągają prędkość do 350 km/h czy mają masę nawet do 32.000 ton).

Wynalazek automatycznego hamulca pneumatycznego, datowany na rok 1869, należy bez wątpienia przypisać Amerykaninowi – George’owi Westinghouse. Warto przy tym zaznaczyć, że założona przez wynalazcę firma – Westinghouse Air Brake Company (WABCO) produkowała systemy hamulcowe aż do roku 2000. Pierwotne hamulce pneumatyczne były raczej proste – polegały na doprowadzeniu sprężonego powietrza do cylindra, w którym tłok – połączony do klocka hamulcowego – naciskał na obręcz koła. Taki układ, tak jak wcześniej opisany układ hamowania, miał niestety tę wadę, że działając bezpośrednio na zasadzie próżni, w razie awarii sprężarki lub przerwania w przewodzie hamulcowym, powodował, że skład pociągu tracił wszelką możliwość hamowania. Z tego powodu firma Westinghouse wprowadziła ‚automatyczny hamulec pneumatyczny’, który do dziś, mimo wielu poprawek technicznych, stanowi podstawę systemów hamulcowych na niemal wszystkich kolejach na świecie.

Zasada systemu polega na tym, że sprężarka zamontowana w lokomotywie zasila główny zbiornik powietrza do ciśnienia w granicach 7-8 bar, ten zaś (zbiornik) jest podłączony do kranu maszynisty. Kran maszynisty jest podłączony do przewodu hamulcowego, który – podobnie jak w systemie próżniowym – biegnie wzdłuż pociągu; połączenie między wagonami wykonane jest z giętkiego przewodu i złączek. Zawory kątowe przy końcach przewodu, na każdym wagonie służą to tego, aby zamknąć przewód przy ostatnim wagonie składu. Sprężone powietrze w cylindrze hamulcowym powoduje, że klocki hamulcowe naciskają na obręcz koła – wówczas hamulce są włączone. Istotne w tym systemie jest, że cylinder hamulcowy jest zasilany powietrzem nie z przewodu hamulcowego, lecz ze zbiornika pomocniczego, w który wyposażony jest każdy wagon.

Rys.2 System Westinghouse’a

Kluczową rolę w systemie Westinghouse’a odgrywa tzw. zawór rozrządczy (regeneracją którego, między innymi, zajmuje się Firma Huzar Power). Zawór ten pozwala, aby hamulce przy każdym indywidualnym wagonie automatycznie włączały się w razie awarii. Jest to nader przemyślne urządzenie, które kieruje funkcją hamowania wagonu. Przed startem pociągu, kran maszynisty zostaje otwarty co sprawia, że sprężone powietrze zasila przewód hamulcowy ciśnieniem 5 bar. Kiedy sprężone powietrze dociera do zaworu rozrządczego, ten otwiera zaworek pozwalający na spuszczenie ciśnienia z cylindra hamulcowego, co w następstwie doprowadza do tego, że za pomocą sprężyny klocek hamulcowy oddala się od obręczy i hamulec wyłącza się. Kiedy przewód hamulcowy jest pod ciśnieniem, zawór rozrządczy również wpuszcza sprężone powietrze do zbiornika pomocniczego, uzupełniając w nim w ten sposób ciśnienie. System Westinghouse’a wydaje się, logicznie rzecz biorąc, niezawodny – istotnie, jest on sprawdzony i cieszy się zasłużoną renomą, jeśli chodzi o bezpieczeństwo. Jednak błąd ludzki potrafi sprawić, że zawiedzie to, co uchodzić może za niezawodne – pokazuje to dramatyczny wypadek pociągu w Stanach Zjednoczonych w roku 1953.

Pociąg ekspresowy na trasie Boston – Washington DC, o nazwie Federal Express, składał się w dniu wypadku z 16 wagonów holowanych przez lokomotywę elektryczną. Problem z hamulcami pojawił się wkrótce po tym, jak pociąg opuścił Boston. Polegał on na wadliwym usytuowaniu zaworu kątowego (patrz: rys.1). Zasadą jest, że kiedy wagon znajduje się między innymi wagonami w składzie, zawory te muszą być otwarte. Wada, spowodowana błędami w projektowaniu i wykonaniu konstrukcji typu wagonów użytkowanych przez New Haven Railroad, była znana wśród kolejarzy, lecz lekceważona przez zarząd kolei. Jej następstwem mogło być to, że wózki wagonów, które w trakcie jazdy zmieniają swoją pozycje odpowiednio do podwozia, na którym są zamontowane zawory kątowe, mogły w tym typie wagonu zahaczyć o te zawory i zamknąć je. Przy podróży pociągu Federal Express, zawór przy wagonie trzecim licząc od lokomotywy, zamknął się dwa razy w trakcie jazdy – pozbawiając pozostałe 13 wagonów możliwości kontrolowanego hamowania (pod nadzorem maszynisty). Po pierwszym incydencie, załoga zatrzymała pociąg, otworzyła nieszczęsny zawór i ponownie ruszyła. Podróż trwała normalnie aż do momentu, kiedy to przy prędkości 130 km/h załoga chciała zwolnić pociąg na trzy kilometry przed stacją końcową – Union Station w Washingtonie. I tutaj problem z zaworem kątowym przy trzecim wagonie dał o sobie znać ponownie – pociąg wykorzystując tylko hamulce lokomotywy oraz trzech (z szesnastu) wagonów, zwalniał zbyt wolno. Zablokowane koła lokomotywy i trzech pierwszych wagonów powodowały, że skład ślizgał się po szynach, wyrzucając na wszystkie strony snopy iskier. Z prędkością szacowaną na 60 – 80 km/h, pociąg wjechał na stację i – przebijając mur przy końcu toru nr 16 – zdemolował biuro kierownika Union Station a potem kontynuował jazdę przez główną halę biletową, gdzie w końcu zatrzymał się, a lokomotywa (ważąca 237 ton) wpadła przez podłogę do przechowalni bagażu mieszczącej się piętro niżej.

Rys.3 Wypadek pociągu w Bostonie

Przy takim przebiegu wydarzeń, można mówić wręcz o cudzie, bowiem nikt nie zginął, nikt też nie odniósł poważnych obrażeń – prawdopodobnie, dzięki przytomności umysłu maszynisty, który gdy wystąpił problem na 3 km przed stacją – sygnalizował to ciągłym sygnałem dźwiękowym; ostrzeżenie pozwoliło pracownikom kolei przeprowadzić ewakuację rejonu przy torze nr 16. Co ciekawe, niektórzy pasażerowie w tylnych wagonach nawet nie byli świadomi, że pociąg uczestniczył w wypadku; jedna z kobiet komentowała: „to było najbardziej gwałtowne zatrzymanie, jakiego KIEDYKOLWIEK doświadczyłam.” A jako komentarz obrazujący polityczny klimat tamtych czasów warto wspomnieć, że władze amerykańskie prowadziły (bez spodziewanych rezultatów) dochodzenie – czy przyczyną wypadku mogły być działania konspiracji komunistycznej. Hamulce pneumatyczne na współczesnych kolejach posiadają wiele nowoczesnych rozwiązań. Dodano drugi przewód hamulcowy, który pozwala, aby zbiorniki pomocnicze były na bieżąco zasilane sprężonym powietrzem. Wprowadzono systemy, które dostosowując moc hamulcową do masy pociągu, uwzględniają tym samym potrzeby pociągu pustego i obciążonego ładunkiem. Coraz większą rolę w sterowaniu systemu pneumatycznego odgrywa elektronika. Mimo tych wszystkich ulepszeń nie należy jednak zapominać, że pierwotny pomysł na automatyczne hamulce pneumatyczne, należy do geniusza techniki kolejowej – George’a Westinghouse’a.