Se la trasmissione di un veicolo non funziona più, non è possibile avanzare. Ciò può risultare irritante, ma in genere non comporta pericoli. Se i freni sono difettosi, d'altro canto, tutti i campanelli di allarme devono attivarsi immediatamente, perché in una certa misura, i freni sono la parte più importante di qualsiasi veicolo. Questo vale soprattutto per i treni, che possono trasportare varie centinaia di persone.
Dai freni a mano alla moderna tecnologia di frenatura
All'inizio del XIX secolo, i primi veicoli su rotaia venivano arrestati manualmente e azionando i freni singolarmente in ogni carrozza. Nel tempo, si è consolidato l'uso di impianti di frenata centralizzati, che operano lungo l'intera lunghezza del treno. All'epoca era diffuso l'uso di freni a depressione, mentre oggi si utilizza principalmente aria compressa.Il principio di funzionamento dei due processi di frenatura è molto simile: i pistoni del freno sugli assali delle ruote vengono azionati dai cilindri dei freni. I cilindri sono collegati all'unità di controllo da tubi che collegano l'unità di trazione alla parte terminale del treno. Il macchinista aziona una valvola per avviare la frenatura. In caso di freni ad aria compressa, la sovrappressione viene spinta nei tubi dei freni, che partono da un compressore e forniscono l'energia al processo di frenatura. In caso di freni a depressione o pneumatici, la valvola serve per ridurre una pressione negativa pre-esistente e mantenere i pistoni dei freni lontani dagli assali durante il viaggio. Quando si aziona la valvola, la pressione atmosferica in ingresso può generare la pressione e avviare la frenatura.
Vantaggi dei freni a depressione
I freni ad aria compressa presentano uno svantaggio in termini di progettazione: devono comprimere l'aria ambiente per il processo di frenatura. Durante i mesi invernali, l'umidità nell'aria può condensare, causando un calo di pressione e, di conseguenza, una riduzione delle prestazioni della frenatura. Se le temperature sono davvero basse, la condensa può congelare e bloccare i tubi dei freni.Questo rischio non esiste nei freni a depressione. Affinché siano pronti per il funzionamento, la pompa per vuoto accumula il vuoto nei tubi dei freni dopo aver acceso l'unità di controllo. Questo impedisce l'ingresso di umidità nell'impianto di frenata dall'esterno. Una pressione differenziale di circa 690 millibar tra l'impianto di frenata e la pressione atmosferica mantiene i freni nella posizione di rilascio. La frenatura viene attivata quando il macchinista apre la valvola. Ciò avviene automaticamente anche in caso di guasto dell'impianto,
garantendo la sicurezza operativa, non solo a temperature sotto lo zero. Inoltre, gli impianti di frenata a depressione possono essere regolati con semplicità. Assicurano la piena efficacia anche dopo la ripetuta attuazione in rapida successione, il che rappresenta un vantaggio importante per il funzionamento su lunghi tratti in discesa e durante le manovre. Gli impianti di frenata a depressione sono quindi tuttora in uso, ad esempio su molti treni a scartamento ridotto e di piccole dimensioni, sulle locomotive diesel per le operazioni di manovra o la costruzione di gallerie, i treni di montagna in Svizzera e Austria e nei treni delle reti ferroviarie sudafricane e indiane.