元山手線運転士で、現在は参議院議員の たしろかおる です。
今回は鉄道車両のブレーキの仕組みについて書きます。
私が運転士になるために国鉄関東鉄道学園に入所した時、車両関係の教本は「赤本」と呼ばれる、赤い表紙の103系を解説した本でした。この「赤本」を基本に車両関係の勉強をしました。
様々な車両の仕組みを学びましたが、最初理解に苦しんだのがブレーキの仕組みでした。
103系の空気ブレーキは、電磁直通ブレーキと自動ブレーキがあります。電磁直通ブレーキは、運転士がブレーキ弁ハンドルを操作することにより、電磁弁のスイッチを入れて電磁弁を動作させます。すると直通管に圧縮空気が送り込まれ、管内圧力が増加します。この時の直通管内の圧力変化によって圧力弁を動作させ、ブレーキシリンダに空気を送り込み、制輪子を車輪やブレーキディスクに圧着させて速度を調節します。ブレーキを緩解させるときは、運転士がブレーキ弁ハンドルを操作することにより、電磁弁を動作させて直通管から空気を抜き、圧力弁を動作させてブレーキシリンダから空気を抜き、車輪やブレーキディスクに圧着していた制輪子を離し、ブレーキを緩解させます。
こちらの仕組みは、空気を込めてブレーキを効かせ、空気を抜いてブレーキを緩解させるということで、理解しやすいのですが、自動ブレーキはブレーキ弁ハンドルを操作することによって、ブレーキ管から空気を抜いて、ブレーキを動作させるのです。
この空気を込めるのではなく、抜くことによってブレーキをかけるという仕組みが、当初は理解できませんでした。
自動ブレーキの仕組みは以下の通りです。 運転士がブレーキ弁ハンドルを緩め位置、重なり位置からブレーキ帯にもっていきます。するとブレーキ管に込められていた空気が抜けて圧力が減少します。この時のブレーキ管内の圧力変化により圧力弁を動作させ、ブレーキシリンダに空気を送り込み、制輪子を車輪に圧着させます。ブレーキを緩解させるときは、ブレーキ弁ハンドルを緩め位置に持っていくことにより、ブレーキ管に空気が送り込まれ、ブレーキ管内の圧力を上昇させます。この時の圧力変化によって圧力弁を動作させ、ブレーキシリンダから空気を抜き、車輪に圧着していた制輪子を離し、ブレーキを緩解させます。
自動ブレーキは電磁直通ブレーキに比べて操作性には劣りますが、異常時にその能力を発揮します。
まず、電磁直通ブレーキは電磁弁を動作させるための電力が必要です。ですから、故障等により必要な電力が供給されなくなったとき、直通ブレーキは動作不能となります。自動ブレーキは、空気圧力の操作により機械的にブレーキをかけることから、電力がなくても動作します。ですから、直通ブレーキ装備車は必ず自動ブレーキも併設しています。
自動ブレーキの異常時の働きは、これだけではありません。列車が分離した時は、ブレーキ管も分離してしまいますから、ブレーキ管の空気が抜けて圧力弁が動作。自動的にブレーキがかかります。
ブレーキ管が破損した時も同様に、ブレーキ管内の空気が抜けて自動的にブレーキがかかります。
コンプレッサーが故障した時も、ブレーキ管に空気が供給されなくなることから、ブレーキ管内の空気が徐々に抜けていき、ブレーキ管内の空気圧力が低下。この圧力変化により圧力弁が動作。自動的にブレーキがかかります。
103系は通常運転時は直通ブレーキを使用し、自動ブレーキは使いません。しかし、非常ブレーキは自動ブレーキの仕組みを使用します。エンド交換時や入区時にブレーキ弁ハンドルを抜き取る際も、非常ブレーキをかけた後、ハンドルをブレーキ弁から抜き取ります。
103系には車掌が列車を非常停止させるために、非常ブレーキ引きスイッチと車掌弁が装備されていました。非常ブレーキ引きスイッチは、スイッチを扱うことにより非常ブレーキが動作するスイッチ。車掌弁は、乗務員室にむき出しになっているブレーキ管に直接コックを取り付けたもので、このコックを開くことでブレーキ管から空気を抜き、自動ブレーキを動作させて列車を停止させるという、非常に原始的ではありますが、直接、確実に列車を止められるものでした。
自動ブレーキや非常ブレーキのエピソードはまだまだあります。今回はだいぶ長くなってしまいましたので、このくらいで終わりにして、また別の機会に書きたいと思います。
今回もご覧いただき、また長々と書いた私の文章にお付き合いいただき、ありがとうございました。
今回使用した写真は、車両の検修をしている仲間から送っていただいた115系と169系の写真です。103系同様、電磁直通ブレーキと自動ブレーキを装備しています。
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