winner
Thành viên O-H
Tàu hỏa, xe buýt và các xe đầu kéo đều lựa chọn phanh khí nén mà không sử dụng phanh thuỷ lực bởi vì dầu phanh có thể bị chảy hết khỏi hệ thống nếu có rò rỉ, còn khí nén thì không bị như vậy! Mặt khác, các phương tiện nêu trên thuộc nhóm vận tải hạng nặng (cả người và hàng hóa) nên yêu cầu về độ an toàn là tối quan trọng. Một đoàn tàu cao tốc sử dụng phanh thủy lực sẽ trở thành một đoàn tàu tử thần lao đi với tốc độ của một viên đạn nếu chẳng may dầu phanh bị rò rỉ.
Trước khi phanh khí nén ra đời, các đoàn tàu hỏa sử dụng một hệ thống phanh thô sơ cần có người điều khiển ở mỗi toa (người gác phanh) để kéo phanh tay khi có hiệu lệnh của lái tàu. Kiểu phanh thủ công thiểu hiệu quả này sau đó bị thay thế bằng hệ thống phanh khí nén trực tiếp, tức là sử dụng một máy nén cung cấp khí nén thông qua một ống dẫn vào bình chứa khí của mỗi toa. Khi lái tàu nhấn phanh, các đường ống được điền đầy khí nén để ép cứng các má phanh.
Vào năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse - người thực sự nhận ra tầm quan trọng của tính an toàn đối với ngành công nghiệp đường sắt non trẻ lúc bấy giờ - đã sáng chế ra hệ thống phanh khí nén sử dụng van ba ngả đầu tiên, dùng cho xe chở khách chạy trên đường ray. Phanh của Westinghouse có nguyên lý hoạt động ngược hẳn so với kiểu phanh khí nén trực tiếp. Van ba ngả, như tên gọi của nó, có ba cửa nối tới ba đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xi-lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ. Và như vây, một hệ thống “van ba ngả” sẽ thực hiện các chức năng sau:
1. Nạp khí: Hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh. Nghĩa là, khi xe không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp thì cơ cấu phanh dừng mới thôi tác dụng, xe sắn sàng hoạt động.
2. Tác dụng phanh: Khi người điều khiển đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Còn khi lượng khí trọng hệ thống giảm thì van ba ngả sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, đồng thời cơ cấu phanh thực hiện chức năng phanh.
3. Nhả phanh: Sau khi thực hiện tác dụng phanh thì một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.
Thay vì dùng lực cơ học hay áp suất khí nén trực tiếp để tác dụng phanh giống như phanh thủy lực ngày nay, Westinghouse sử dụng một bình chứa luôn được cung cấp đầy khí nén ở áp suất công tác để nhả phanh. Nói cách khác, chế độ phanh trong hệ thống “van ba ngả” luôn được duy trì hoàn toàn cho đến khi có một lượng khí nén bị đẩy ra ngoài không khí. Điều tài tình nhất ở đây là giả sử toàn bộ khí nén bị rò rỉ hết ra ngoài thì mặc nhiên cơ cấu phanh dừng sẽ được kích hoạt một cách tự động và hãm cả đoàn tàu lại. Trong khi đó, nếu phanh thuỷ lực bị rò rỉ hết dầu phanh thì sẽ thực sự là một thảm họa.
Ý tưởng của Westinghouse chính là những nguyên lý cơ bản cho các hệ thống phanh khí nén hiện đại đang được sử dụng rộng rãi trên tàu hỏa, xe buýt và đầu kéo.
Vào năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse - người thực sự nhận ra tầm quan trọng của tính an toàn đối với ngành công nghiệp đường sắt non trẻ lúc bấy giờ - đã sáng chế ra hệ thống phanh khí nén sử dụng van ba ngả đầu tiên, dùng cho xe chở khách chạy trên đường ray. Phanh của Westinghouse có nguyên lý hoạt động ngược hẳn so với kiểu phanh khí nén trực tiếp. Van ba ngả, như tên gọi của nó, có ba cửa nối tới ba đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xi-lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ. Và như vây, một hệ thống “van ba ngả” sẽ thực hiện các chức năng sau:
1. Nạp khí: Hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh. Nghĩa là, khi xe không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp thì cơ cấu phanh dừng mới thôi tác dụng, xe sắn sàng hoạt động.
2. Tác dụng phanh: Khi người điều khiển đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Còn khi lượng khí trọng hệ thống giảm thì van ba ngả sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, đồng thời cơ cấu phanh thực hiện chức năng phanh.
3. Nhả phanh: Sau khi thực hiện tác dụng phanh thì một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.
Thay vì dùng lực cơ học hay áp suất khí nén trực tiếp để tác dụng phanh giống như phanh thủy lực ngày nay, Westinghouse sử dụng một bình chứa luôn được cung cấp đầy khí nén ở áp suất công tác để nhả phanh. Nói cách khác, chế độ phanh trong hệ thống “van ba ngả” luôn được duy trì hoàn toàn cho đến khi có một lượng khí nén bị đẩy ra ngoài không khí. Điều tài tình nhất ở đây là giả sử toàn bộ khí nén bị rò rỉ hết ra ngoài thì mặc nhiên cơ cấu phanh dừng sẽ được kích hoạt một cách tự động và hãm cả đoàn tàu lại. Trong khi đó, nếu phanh thuỷ lực bị rò rỉ hết dầu phanh thì sẽ thực sự là một thảm họa.
Ý tưởng của Westinghouse chính là những nguyên lý cơ bản cho các hệ thống phanh khí nén hiện đại đang được sử dụng rộng rãi trên tàu hỏa, xe buýt và đầu kéo.
