Il Funzionamento Delle Apparecchiature Freno Nei Veicoli Treno Merci

Il sistema frenante di un treno è un elemento fondamentale per la sicurezza e l'efficienza del trasporto ferroviario. Fin dagli albori delle ferrovie, l'esigenza di arrestare masse sempre maggiori e a velocità crescenti ha spinto verso l'innovazione tecnologica, trasformando radicalmente il modo in cui i treni vengono frenati. Questa evoluzione ha portato da sistemi rudimentali e manuali a complessi meccanismi pneumatici ed elettrodinamici, che oggi garantiscono l'arresto preciso e sicuro dei convogli, anche quelli più pesanti e veloci.

L'Era dei Freni a Mano e dei Frenatori

Nei primi anni del '900, come si può osservare da fotografie d'epoca di treni Omnibus a Roccaraso, la frenatura dei vagoni merci era affidata in gran parte ai freni a mano. Questi sistemi, descritti nel libro "Le Ferrovie" del Prof. Ing. Filippo Tajani del 1911, si basavano sull'impiego di ceppi che venivano stretti contro le ruote tramite una manovella a vite e una serie di leve. La forza muscolare degli "appositi agenti", i frenatori, era l'unica fonte di energia per azionare il freno.

I veicoli per i viaggiatori erano tutti muniti di freno, ma non tutti i carri merci lo erano. Infatti, non era necessario che tutti i carri di un treno fossero frenati, ma bastava che ne fosse frenato un certo numero, tanto maggiore quanto più grandi erano la velocità di marcia e la pendenza della linea. Ad esempio, per un treno merci di 30 carri che viaggiava a 45 chilometri all'ora su una pendenza massima del 15 per mille, occorrevano cinque freni, uno dei quali era affidato al capo-treno, che prendeva posto nel bagagliaio.

I freni a mano, o a vite, agivano lentamente, poiché era difficile ottenere dai diversi agenti una manovra simultanea. Inoltre, essi richiedevano l'impiego di molto personale. Inizialmente, i frenatori erano all'aperto, esponendosi alle intemperie. Per garantirne la sopravvivenza, fu necessario evitare l'esposizione al freddo, al sole e al maltempo, giustapponendo ai carri e alle carrozze delle garitte, piccole costruzioni di legno o di muratura destinate a riparare la sentinella.

Era importante che i frenatori conoscessero bene la linea percorsa, le sue pendenze e le soste previste. Su certe linee con tratti a forte pendenza dovevano infatti serrare i freni di propria iniziativa. Era altresì importante che il macchinista potesse comunicare con i frenatori. In un'epoca pre-walky-talky o cellulari, la comunicazione avveniva tramite il fischio del macchinista. Più di tre fischi brevi e vibrati erano il segnale di allarme e prescrivevano la pronta ed energica chiusura di tutti i freni. Questo segnale valeva anche per chiedere la chiusura dei freni quando il macchinista di una locomotiva che rinforzava in coda un treno si accorgeva che la locomotiva si era scostata dal treno.

Il lavoro dei frenatori era duro e scomodo. Stavano per ore in piccole garitte con una panchetta di legno per sedersi. Non c'era un WC a cui accedere, né illuminazione. La piccola finestrella serviva solo per fare entrare un po' di luce diurna. D'inverno, senza riscaldamento, le condizioni erano tremende. Di notte era buio pesto. In galleria, si respirava il fumo della vaporiera. I "brakemen" americani, come citato dal libro di Dee Brown "Un fischio nella prateria", avevano condizioni ancora peggiori, viaggiando e lavorando sul tetto dei vagoni.

L'epoca dei frenatori lasciò un'eco per vari anni. Al segnale di partenza del Dirigente Movimento o del capotreno, il macchinista prima di avviare il treno emetteva un breve fischio. Era la vecchia abitudine di avvisare i frenatori di "allentare tutti i freni". I carri con garitta circolare hanno cessato di esistere più o meno al cambio del secolo, anche se la presenza dei frenatori aveva iniziato a scomparire già verso la fine degli anni '60.

L'Avvento del Freno Westinghouse: Una Rivoluzione Pneumatica

Cresciuto il peso e la velocità dei treni, si fece maggiormente sentire il bisogno di mezzi atti a produrre l'arresto di grandi masse, in tempo e spazio relativamente limitati. Un freno ad azione energica e pronta divenne indispensabile per la sicurezza e per ridurre il tempo necessario per l'arresto nelle stazioni, aumentando la velocità commerciale dei treni.

A questo bisogno rispose l'ingegnere americano George Westinghouse con l'invenzione del freno che porta il suo nome, il freno continuo automatico Westinghouse. Questo sistema, brevettato nel 1873, rappresentò un progresso tecnico fondamentale per le ferrovie. Westinghouse cominciò col creare un freno in cui l'aria compressa, prodotta da un piccolo compressore a vapore posto sulla locomotiva, passando attraverso una condotta posta lungo tutto il treno, andava ad un cilindro di cui ciascun veicolo era munito. Spostando uno stantuffo scorrevole nel cilindro, questo provocava lo stringimento dei ceppi contro le ruote.

L'idea geniale di Westinghouse fu quella di invertire il principio di funzionamento: l'invio dell'aria compressa nella condotta serviva a mantenere i freni disserrati, mentre la sfuggita dell'aria provocava il frenamento. In tal modo, rompendosi un organo di aggancio e per conseguenza la condotta posta lungo il treno, il freno agiva automaticamente, garantendo il principio di sicurezza in caso di guasto. Questo sistema è messo in funzione dal macchinista per mezzo di un apparecchio che lascia sfuggire l'aria dalla condotta. Ma qualsiasi agente può, in caso di pericolo, arrestare il treno manovrando un semplicissimo rubinetto di cui ciascun veicolo è munito. Anche gli stessi viaggiatori possono far funzionare il freno, giacché il segnale di allarme posto nelle vetture non è che un rubinetto anch'esso, applicato sulla condotta del freno e munito all'esterno di un fischietto.

Tutti i veicoli in composizione sono collegati pneumaticamente tra loro mediante una "condotta generale" che viene tenuta carica a 5 bar. Questa pressione determina le azioni di frenatura e sfrenatura dell'impianto locale al variare della pressione, portando i ceppi ad aprirsi e alla sfrenatura di tutti i veicoli. Per frenare è sufficiente ridurre la pressione in condotta, così che la caduta di pressione, regolata dal rubinetto di comando posto in cabina di guida e determinata dal macchinista, si propaghi lungo tutto il treno per mezzo della condotta raggiungendo ogni apparecchiatura frenante.

Ogni apparecchiatura frenante (delle carrozze o dei carri) è dotata di un "distributore" (valvola con funzioni di conversione di pressione), sussidiata da un serbatoio di comando (a pressione di riferimento per il livello di sfrenatura) e da uno ausiliario (come fornitore di aria compressa), provocando l'immissione dell'aria nei cilindri a freno e la frenatura conseguente. Su veicoli datati può essere presente la "valvola tripla", un tipo di distributore a scarico diretto, su tali veicoli il freno è esauribile in quanto non è presente il serbatoio di comando e il valore di pressione di riferimento è quello della condotta generale.

Il freno continuo automatico fu adottato rapidamente nei treni viaggiatori, soprattutto durante la Prima Guerra Mondiale, per velocizzare il trasporto di reggimenti e recuperare personale. Nel periodo tra le due guerre mondiali, il sistema si diffuse e fu migliorato, permettendo ai treni viaggiatori di aumentare le velocità. I treni merci, tuttavia, rimasero a bassa velocità (50-60 Km/h) e continuarono ad essere frenati a mano, anche se nuove serie di carri erano dotate anche del nuovo sistema di frenatura pneumatica.

Dopo la Seconda Guerra Mondiale, con l'introduzione di carri che potevano viaggiare a 80, 100 e a volte 120 Km/h, la frenatura automatica divenne una necessità. Tuttavia, il periodo di convivenza di sistemi di frenatura eterogenei fu assai lungo, con convogli che potevano includere carri dotati di condotta dell'aria compressa e freni automatici, assieme ad altri non muniti di freni ma con condotta passante, e altri ancora con freno manuale ma senza condotta, o addirittura senza freni e senza condotta. Si aveva quella che veniva chiamata "Frenatura parzialmente continua", che ammetteva treni con una parte dei veicoli (contigua alla locomotiva) servita da freno continuo di tipo merci e l'altra parte servita da freni a mano. Quando si viaggiava con frenatura a mano o integrata, la velocità massima non poteva superare i 60 km/h. Ancora negli anni '80, su alcune linee, era prescritta la presenza di un frenatore su tratti con forti pendenze.

Classificazione e Principi di Frenatura Moderna

Basandosi sul principio fisico della creazione della forza frenante, tutti i freni ferroviari possono essere suddivisi in due tipologie principali: attrito e dinamici.

Freni ad Attrito:Questi freni utilizzano la forza di attrito per rallentare il treno. Includono freni a ganasce di tutti i modelli, compresi i freni a disco e il freno ferroviario magnetico. Il freno ferroviario magnetico è utilizzato nel trasporto ad alta velocità a lungo raggio, principalmente nell'Europa occidentale, e in passato sull'elettrotreno ER200. Tuttavia, le Ferrovie Russe hanno rifiutato di utilizzare un freno ferroviario magnetico sul Sapsan, sebbene il prototipo, il tedesco ICE3, ne sia dotato.

I freni a ganasce, sebbene tradizionali, sono ancora ampiamente utilizzati per la loro semplicità e affidabilità. Quando si preme il pedale del freno in un'auto, la pompa dei freni pressurizza il liquido dei freni e la pressione idraulica spinge il pistone nella pinza a bloccare il disco del freno, ottenendo così la frenata. Il primo sistema frenante sui treni era simile, tranne per il fatto che utilizzava la pressione dell'aria anziché quella idraulica.

Freni Dinamici:I freni elettrodinamici includono tutti i freni la cui azione si basa sul trasferimento dei motori di trazione alla modalità generatore (rigenerativo e freno a reostato), oltre alla frenata in opposizione (controfrenata).

• Freni Rigenerativi e a Reostato: I motori, in un modo o nell'altro, vengono commutati in modalità generatore. In caso di recupero, l'energia viene rilasciata nella rete di contatti, mentre nel caso di un reostato, l'energia generata viene dissipata su resistori speciali. Entrambi i freni sono utilizzati sia sui treni con trazione locomotiva che sui rotabili a unità multiple, dove il freno elettrodinamico è il freno di servizio principale, data la distribuzione dei motori di trazione sul treno. Lo svantaggio della frenatura elettrodinamica (EDB) è l'impossibilità di frenare fino all'arresto completo. Quando l'efficienza dell'EDT diminuisce, viene automaticamente sostituita da un freno pneumatico a frizione.
• Controfrenata: Questa modalità prevede la frenatura fino all'arresto completo, poiché consiste nell'inversione del motore di trazione durante il movimento. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, è una modalità di emergenza, poiché il suo utilizzo normale è irto di danni alla trazione. Sulle locomotive e sui treni elettrici, vengono adottate tutte le misure per evitare che i motori facciano retromarcia durante la marcia. Ad esempio, la maniglia di retromarcia è bloccata meccanicamente quando il controller del conducente è nelle posizioni di marcia. Su veicoli moderni come Sapsan e Lastochka, la rotazione dell'interruttore della retromarcia a una velocità superiore a 5 km/h provoca un'immediata frenata di emergenza.

Va detto che, nonostante l'elevata efficienza della frenatura elettrodinamica, qualsiasi treno è sempre dotato di freno pneumatico automatico, cioè attivato rilasciando aria dalla linea del freno. Sia in Russia che in tutto il mondo, i buoni vecchi freni a ganasce ad attrito vigilano sulla sicurezza del traffico.

In base al loro scopo funzionale, i freni del tipo ad attrito sono suddivisi in:

• Freno di Parcheggio: Manuale o automatico.
• Freno Treno: Freni pneumatici (PT) o elettropneumatici (EPT), installati su ciascuna unità di materiale rotabile del treno e controllati centralmente dalla cabina di guida.
• Freno Locomotiva: Freni pneumatici ad azione diretta progettati per rallentare una locomotiva senza rallentare il treno. Sono gestiti separatamente dai treni.

Il Freno di Stazionamento: Un Ereditario Importante

Il freno manuale con azionamento meccanico non è scomparso dal materiale rotabile; ha semplicemente cambiato la sua specialità, trasformandosi in un freno di stazionamento. Questo freno consente di impedire il movimento spontaneo del materiale rotabile in caso di fuoriuscita di aria dal sistema pneumatico. La ruota rossa, simile al timone di una nave, è una delle sue varianti.

Il freno a mano, utilizzando una trasmissione meccanica, preme contro le ruote le stesse pastiglie utilizzate durante la normale frenata. Sui moderni rotabili, in particolare sui treni elettrici EVS1/EVS2 “Sapsan”, ES1 “Lastochka”, e sulla locomotiva elettrica EP20, il freno di stazionamento è automatico e le pastiglie vengono premute contro il disco del freno da accumulatori di energia a molla. Alcuni dei meccanismi a pinza che premono le pastiglie sui dischi dei freni sono dotati di potenti molle, così potenti che il rilascio viene effettuato da un azionamento pneumatico con una pressione di 0,5 MPa. L'azionamento pneumatico, in questo caso, contrasta le molle che premono i tamponi. Questo freno di stazionamento è controllato dai pulsanti sulla console del conducente. Il design di questo freno è simile a quello utilizzato sui camion potenti. Tuttavia, come freno principale sui treni, un tale sistema è completamente inadatto.

Freni Pneumatici per Vagoni Merci: Dettagli e Funzionamento

Ogni vagone merci è equipaggiato con un set specifico di apparecchiature di frenatura.

Componenti Chiave:

• Linea del Freno (TM): Un tubo del diametro di 1,25" che corre lungo tutta la vettura. Alle estremità è dotato di valvole terminali per scollegare la tubazione del freno quando si sgancia la vettura prima di scollegare i tubi flessibili di collegamento. In modalità normale, la cosiddetta pressione di ricarica è 0,50 - 0,54 MPa. Scollegare i tubi senza chiudere le valvole finali è un compito pericoloso. L'aria fornita direttamente ai cilindri dei freni viene immagazzinata in un serbatoio di riserva (ZR).
• Serbatoio di Riserva (ZR): Il cui volume nella maggior parte dei casi è di 78 litri. La pressione nel serbatoio della riserva è leggermente inferiore alla pressione nella linea del freno della locomotiva a causa delle perdite inevitabili.
• Cilindro del Freno (TC): Sulla maggior parte delle auto ce n'è solo una; quando viene riempita da un serbatoio di riserva, attraverso una trasmissione a leva del freno preme tutte le pastiglie dell'auto sulle ruote. Il volume del cilindro del freno è di circa 8 litri, quindi durante la frenata completa al suo interno viene stabilita una pressione non superiore a 0,4 MPa. Anche la pressione nel serbatoio di riserva scende allo stesso valore.
• Distributore d'Aria (VR): Il principale “attore” in questo sistema. Questo dispositivo reagisce alle variazioni di pressione nella linea del freno, eseguendo l'una o l'altra operazione a seconda della direzione e della velocità di variazione di questa pressione.

Processo di Frenatura:Quando la pressione nella linea del freno diminuisce, avviene la frenata. La diminuzione della pressione deve avvenire a una certa velocità, chiamata tasso di frenatura di servizio, assicurata dalla gru del conducente nella cabina della locomotiva e varia da 0,01 a 0,04 MPa al secondo. Quando la pressione diminuisce più lentamente, la frenata non avviene, evitando così che i freni si attivino in caso di perdite standard o quando viene eliminata la pressione di sovraccarico.

Quando il distributore d'aria viene attivato per la frenatura, esegue uno scarico aggiuntivo della linea del freno con una velocità di servizio di 0,05 MPa. Ciò è fatto per garantire una diminuzione costante della pressione lungo l'intera lunghezza del treno. Se non viene effettuata un'ulteriore distensione, gli ultimi vagoni di un lungo treno potrebbero non essere affatto rallentati. Tutti i moderni distributori d'aria, compresi quelli passeggeri, eseguono uno scarico aggiuntivo.

Quando la frenata è attivata, il distributore d'aria scollega il serbatoio della riserva dalla linea del freno e lo collega al cilindro del freno. Il cilindro del freno si riempie esattamente finché continua la caduta di pressione nella linea del freno. Quando la riduzione della pressione nel liquido dei freni si interrompe, il riempimento del cilindro del freno si interrompe. Si arriva al regime di rifacimento del tetto. La pressione incorporata nel cilindro del freno dipende da due fattori: la profondità di scarico della linea del freno, ovvero l'entità della caduta di pressione al suo interno rispetto alla carica.

Modalità Operative del Distributore d'Aria:Il distributore d'aria del carico ha tre modalità operative: carico (L), medio (C) e vuoto (E). Queste modalità differiscono nella pressione massima acquisita nei cilindri dei freni. Il passaggio da una modalità all'altra viene effettuato manualmente ruotando una maniglia della modalità speciale. Lo svantaggio è che l'operatore del vagone deve camminare lungo l'intero treno, salire sotto ogni vagone e portare il cambio di modalità nella posizione desiderata. Un riempimento eccessivo dei cilindri dei freni su un'auto vuota è irto di slittamenti, ridotta efficienza di frenata e danni alle ruote. Per superare questa situazione, sui vagoni merci è stata introdotta una modalità automatica (AR) che, determinando meccanicamente la massa dell'auto, regola dolcemente la pressione massima nel cilindro del freno.

La frenatura viene solitamente eseguita per fasi. Il livello minimo di scarico della linea del freno per BP483 sarà 0,06 - 0,08 MPa. In questo caso nei cilindri dei freni viene creata una pressione di 0,1 MPa. Il conducente posiziona la valvola nella posizione di sovrapposizione, in cui la pressione impostata dopo la frenata viene mantenuta nella linea del freno. Se l'efficienza frenante di uno stadio è insufficiente, viene eseguita la fase successiva. In questo caso al distributore d'aria non interessa la velocità con cui avviene lo scarico: in ogni caso quando la pressione diminuisce, i cilindri dei freni vengono riempiti in proporzione alla quantità di diminuzione della pressione.

Il rilascio completo dei freni (svuotamento completo dei cilindri dei freni sull'intero treno) viene effettuato aumentando la pressione nella linea dei freni al di sopra della pressione di carica. Sui treni merci, la pressione nel TM è notevolmente aumentata rispetto a quella di carica, in modo che l'ondata di maggiore pressione raggiunga gli ultimi vagoni. Il rilascio completo dei freni su un treno merci è un processo lungo e può richiedere fino a un minuto.

BP483 dispone di due modalità vacanza: pianura e montagna. In modalità flat, quando la pressione nella linea del freno aumenta, si verifica un rilascio completo e continuo. Nella modalità montagna è possibile rilasciare i freni gradualmente, il che significa che i cilindri dei freni non vengono completamente svuotati. Questa modalità viene utilizzata quando si guida lungo un profilo complesso con ampie pendenze. Il distributore d'aria 483 è un dispositivo molto interessante, la sua analisi dettagliata meriterebbe un articolo separato.

Freni ad Aria Compressa di Tipo Passeggero e Elettropneumatico

Le autovetture moderne, in particolare quelle nazionali, sono dotate sia di freni pneumatici che di freno elettropneumatico (EPT). Questo attira immediatamente l'attenzione per la maggiore quantità di attrezzature, inclusi tre valvole di arresto (una in ciascun vestibolo e una nel compartimento del conducente).

Il principale inconveniente del controllo del freno pneumatico è la velocità finale di propagazione dell'onda frenante, limitata soprattutto dalla velocità del suono. In pratica, questa velocità è inferiore e ammonta a 280 m/s durante la frenata di servizio e a 300 m/s durante la frenata di emergenza. Questa velocità dipende fortemente dalla lunghezza del treno e può causare problemi di sincronizzazione tra i vagoni.

I convogli ferroviari sono in genere serviti da freni ad aria compressa che agiscono per diminuire la pressione sulla condotta, a partire da cinque chilogrammi per centimetro quadro (la cosiddetta “pressione di base”). I freni a vuoto, invece, vengono sfruttati per la depressione in condotta a partire dalla pressione atmosferica e sono molto frequenti soprattutto nel Regno Unito.

I freni ad aria compressa, inoltre, sono moderabili sia alla frenatura che alla sfrenatura. Essi sono anche inesauribili: in effetti, il complesso di potenza frenante per ciascun veicolo che viene immagazzinata nei serbatoi in attesa dell’azionamento oppure nell’atto stesso è praticamente invariata. Si tratta, nello specifico, della pressione totale, la quale viene esercitata dai ceppi contro ogni ruota, e il tempo che è necessario perché la stessa pressione riesca a raggiungere il valore massimo. La pressione, il tempo e un coefficiente sperimentale (è funzione della variazione subita dal coefficiente di attrito tra i ceppi e le ruote al variare della pressione specifica e della velocità) sono volti a determinare il peso frenato, il quale è quello che dà la reale efficacia al treno. Una volta calata la velocità al di sotto dei cinquanta chilometri orari, la pressione sui ceppi tende a diminuire in maniera automatica, in modo da evitare l’inchiodamento delle ruote.

I carri merci che devono essere incorporati nei treni per i viaggiatori, o anche i viaggianti con analoghe caratteristiche, sono forniti di freno tipo viaggiatori o muniti di dispositivi Merci-Viaggiatori (G-P), così da conferire al freno le caratteristiche dei due tipi in questione. La manovella a due posizioni permette al freno di assumere le caratteristiche di funzionamento del tipo viaggiatori o del tipo merci. Alcuni carri esteri muniti di freno tipo merci possono avere anche un dispositivo Piano-Montagna (P-M) che consente, con la manovra di una maniglia a due posizioni, di ottenere in posizione P lo scarico normale ed in posizione M lo scarico rallentato dell’aria dal cilindro a freno. In determinati casi, sullo stesso treno possono essere utilizzati promiscuamente il freno tipo merci e quello tipo viaggiatori, realizzando la cosiddetta frenatura continua mista.

Limiti e Svantaggi dei Sistemi Pneumatici e Le Soluzioni Moderne

Uno dei motivi importanti dell'elevata efficienza delle ferrovie è che i treni viaggiano su binari in acciaio con ruote in acciaio. Poiché l'acciaio è duro, la deformazione al contatto è minima; e poiché l'acciaio è resistente, l'area di contatto tra le ruote del treno e le rotaie può essere progettata per essere molto piccola, circa la dimensione di una moneta da un centesimo. Questi fattori riducono la resistenza al rotolamento delle ruote, ottenendo così una maggiore efficienza. Tuttavia, pur offrendo questi vantaggi, il sistema rotaia in acciaio presenta anche una serie di svantaggi, uno dei quali è che può fornire solo una forza frenante relativamente ridotta. Con l'aumento del peso e della velocità dei treni, la distanza di frenata può estendersi fino a 1 o 2 chilometri.

Il sistema di frenatura automatico a riduzione di pressione, sebbene rappresenti un passo avanti rispetto alla frenatura forzata, presenta alcuni inconvenienti. La condotta del treno serve sia a trasmettere i segnali di frenata sia a ripristinare la pressione dell'aria. Per una frenata normale, sono necessari da 1 a 5 minuti per ripristinare la pressione dell'aria; dopo una frenata di emergenza, possono essere necessari fino a 15 minuti. Ciò significa che il treno non può frenare ripetutamente in un breve lasso di tempo.

Inoltre, poiché la velocità di trasmissione della pressione dell'aria non può superare la velocità del suono, su un treno merci pesante lungo fino a due chilometri, i veicoli più lontani dalla locomotiva ricevono il segnale di frenata più tardi. Questa differenza di tempo può avere un impatto significativo sul treno, causando "strappi" e sollecitazioni indesiderate.

Per risolvere questi problemi, sui treni merci pesanti, la frenatura combinata elettropneumatica (EPT) è ampiamente utilizzata. In questo sistema, la condotta del treno serve solo a ripristinare la pressione dell'aria e non trasmette segnali. La frenatura è controllata elettricamente, permettendo una risposta quasi istantanea su tutti i vagoni, eliminando il ritardo di propagazione dell'onda pneumatica. Questo aumenta notevolmente la precisione e l'efficacia della frenata, riducendo lo stress meccanico sul treno.

Un altro aspetto critico è la gestione della frenata in base al carico. Per i treni merci, la differenza di peso tra vagoni vuoti e a pieno carico può essere di parecchie volte superiore. Se si applica una forza frenante eccessiva a un vagone vuoto, le ruote slittano, danneggiando il veicolo e i binari. Tuttavia, se si applica una forza frenante insufficiente a un vagone a pieno carico, il treno non riesce a fermarsi in tempo. Per questo motivo, sui vagoni merci moderni, come già menzionato, sono stati implementati sistemi che regolano automaticamente la forza frenante in base alla massa del vagone, come la modalità automatica (AR) sui distributori d'aria.

Prima della partenza di tutti i treni, l'integrità dei freni deve essere verificata. Per un treno merci di 500 metri, questa operazione può richiedere fino a 40 minuti. La maggior parte dei freni dei treni merci funziona ad aria compressa, prodotta nella testa del treno da un compressore e pompata, attraverso una condotta continua, al sistema frenante dei carri. Se la pressione nella condotta è di 5 bar, normalmente i sistemi frenanti sono pronti per il servizio e i freni liberi. Attraverso un dispositivo nella locomotiva, la valvola del freno, il macchinista può ridurre la pressione nella condotta principale, facendo fuoriuscire aria da questa. Di conseguenza, attraverso delle valvole di comando, viene immessa aria compressa nel cilindro del freno e i ceppi del freno aderiscono alla ruota. Si utilizza questo sistema perché consente, in caso di accidentale spezzamento del treno, di arrestare automaticamente i carri staccatisi, garantendo il principio di sicurezza intrinseca.

Questo processo di frenatura deve essere testato prima della partenza di un treno di nuova formazione: un collaboratore cammina lungo il treno e controlla che i ceppi dei freni aderiscano alle ruote di ogni asse. Se così non fosse, potrebbe darsi che la condotta principale non sia accoppiata in modo continuo oppure che ci sia un guasto pneumatico o meccanico.

Oggi, i moderni vagoni merci dispongono ancora di freno a mano, che però serve solo per un miglior stazionamento negli scali merci e non viene mai usato in viaggio. L'industria ferroviaria continua a investire nella ricerca e nello sviluppo di sistemi frenanti sempre più sofisticati per affrontare le sfide del trasporto moderno. La produzione di componenti ferroviari è un settore altamente specializzato, con aziende che si estendono su vaste aree e impiegano centinaia di dipendenti, inclusi ingegneri e tecnici esperti. Questi produttori sono fornitori di componenti chiave per i principali attori del settore ferroviario globale.

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