Frenos neumáticos controlados electrónicamente

Los frenos neumáticos controlados electrónicamente son un tipo de sistemas de frenado ferroviario .

Los sistemas tradicionales de frenado de trenes utilizan válvulas neumáticas para controlar y generar aplicaciones de freno en los vagones a lo largo del tren. En general, este sistema convencional consta de un tubo de freno que recorre la longitud del tren y que suministra aire a los depósitos montados en cada uno de los vagones. Cuando el tubo de freno y los componentes del vagón se cargan de aire, los frenos se liberan. Cuando el maquinista necesita realizar una aplicación de freno, las válvulas de control de la locomotora reducen la presión del tubo de freno. A medida que se reduce la presión del tubo de freno, las partes de servicio de cada vagón desvían el aire de sus depósitos a sus cilindros de freno. Para liberar los frenos, el maquinista carga el tubo de freno. Este método de control de los frenos en vagones de mercancías y pasajeros ha permanecido prácticamente inalterado desde su invención por George Westinghouse en 1868.

El sistema de frenado convencional presenta muchas debilidades, una de las cuales es el tiempo de reacción . Debido a que el maquinista controla el flujo de aire que entra y sale de la tubería de freno de la locomotora, puede llevar hasta dos minutos que una aplicación de freno ordenada se propague a la parte trasera de un tren de carga largo. Este frenado desigual puede provocar que se acumulen fuerzas significativas entre los vagones de un tren.

Además, dado que el conducto de freno se utiliza normalmente para controlar y suministrar aire a los vagones, si un maquinista no tiene cuidado, el suministro de aire puede agotarse. Además, dado que el maquinista solo conoce la presión del conducto de freno y el flujo de aire que entra en él, no es fácil saber el estado de los frenos del tren en un momento determinado.

En cambio, el sistema de frenado ECP utiliza controles electrónicos que permiten activar los frenos neumáticos de los vagones. En un tren equipado con ECP, los vagones están equipados con un cable de línea de tren que corre paralelo a la tubería de freno a lo largo del tren. Este cable se utiliza para suministrar energía a los componentes electrónicos instalados en los vagones. El cable también funciona como un medio de comunicación que permite a la locomotora enviar comandos a los vagones y recibir retroalimentación de ellos a lo largo del tren.

El ECP ofrece muchas ventajas con respecto al sistema de frenado tradicional. Por ejemplo, dado que todos los vagones reciben la orden de frenado al mismo tiempo, los frenos se aplican de manera uniforme e instantánea. Esto proporciona un control mucho mejor del tren, acorta las distancias de frenado y conlleva un menor riesgo de descarrilamiento o de rotura de acoplamientos.

Si el tren se divide, el cable se desconecta, aplicándose automáticamente los frenos.

Además, con el ECP, el conducto de freno permanece cargado durante el funcionamiento, lo que permite que los depósitos de los vagones se carguen continuamente, lo que hace menos probable que se agote el suministro de aire de frenado. Además, como los vagones también pueden enviar su estado a la locomotora de la parte delantera, el maquinista puede supervisar el estado del tren y saber en todo momento las capacidades de frenado disponibles.

El ECPB también puede aplicar los frenos de los vagones traseros ligeramente antes de que se apliquen los frenos de los vagones delanteros, lo que reduce el impacto y el ruido de los vagones al amontonarse.

También es probable que haya mayores intervalos entre las pruebas de frenos debido a la capacidad de los frenos ECP de autodiagnosticarse, lo que debería generar grandes ahorros de costos que ayudarán a pagar la instalación del sistema. ^[1]

Los beneficios son un mejor control del frenado, menor desgaste del equipo por empujar y tirar entre vehículos, distancias de frenado más cortas y mejores intervalos de paso. ^[2]

Cuando se desarrollaron por primera vez, los frenos ECP de control eléctrico necesitaban una serie de cables a lo largo del tren para controlar los solenoides en cada vagón para liberar los frenos, y no se consideraban económicos para el transporte de mercancías. Esto ha cambiado con la introducción de controles electrónicos, que permiten transmitir datos mediante un cable de dos conductores o radio desde la locomotora a un microprocesador en cada vagón, donde las válvulas accionadas localmente mantienen la presión deseada en cada cilindro de freno. ^[3]

El ECP puede utilizar energía generada por ejes o energía distribuida por cables. El ferrocarril Fortescue en Australia utiliza energía distribuida por cables a 200 voltios de corriente continua . La línea Fortescue también coloca los dos tubos de freno y los cables de control/energía individuales solo en un lado de los vagones, ya que los trenes funcionan solo como cargas de bloque y los vagones normalmente no se invierten. ^[4] Tener los cables en un lado evita la necesidad de que la tripulación se agache debajo del acoplamiento, como sería el caso con la configuración normal donde la manguera y el cable se cruzan debajo del acoplamiento.

Los frenos ECP de diferentes fabricantes están diseñados para ser compatibles entre sí. ^{[ cita requerida ]} La New York Air Brake Company, con sede en Watertown, NY, es una unidad de Knorr-Bremse , ^[5] con sede en Munich, Alemania. Wabtec Railway Electronics, o WRE, una unidad de Wabtec , ^[6] tiene instalaciones en Germantown, MD, y Cedar Rapids, Iowa.

En el caso del ferrocarril Fortescue, los nuevos frenos ECP son incompatibles en varios aspectos.

• Las tuberías de vagón a vagón son rectas y están en un solo lado del vagón, y no se cruzan al otro lado debajo del acoplamiento.
• Los vagones son de un solo lado, aunque las locomotoras son de dos lados para mayor flexibilidad. Los vagones son de un solo lado para adaptarse a un volquete giratorio . ^[7]

• 1968: Mitsubishi Electric entregó la "Unidad de control de freno con comando eléctrico tipo MBS" para las unidades electromecánicas de clase 7000 y 8000 del metro municipal de Osaka . ^[8]
• 1971: EMU serie TRTA 6000 para la línea del metro de Chiyoda , ECP en combinación con sistema de freno regenerativo con circuito chopper .
• 1982: EMU Serie 200 de Tohoku Shinkansen y Joetsu Shinkansen (los trenes bala), el primer ejemplo de ECP en trenes de alta velocidad en Japón.
• Década de 1990: Primeras pruebas en BN. TSM de Kansas City operó más de ocho trenes de carbón e intermodales utilizando su ECP "EABS" para BN, CP y Amtrak. TSM fue adquirida por Wabco en 1998.
• 11 de octubre de 2007: El primer tren Norfolk Southern equipado con ECP en los Estados Unidos comenzó a operar. ^{[9] [10]}
• 2007: También se esperaba que comenzaran las pruebas del frenado ECP en la línea de transporte pesado Richards Bay de Spoornet en Sudáfrica , para entrar en servicio en 2009. ^{[11] [12] [ necesita actualización ]}
• 24 de enero de 2008: primeras pruebas en BNSF ^[13] BNSF moderniza 300 vagones de carbón de Powder River Basin con Wabtec ECP-4200. ^[14]
• ^{[ ¿cuándo? ]} El frenado ECP también se está probando en Australia. ^[15]
• Mayo de 2008: el nuevo ferrocarril de mineral de hierro de Fortescue tiene ECP. ^[4]
• Septiembre de 2008: Canadian Pacific comenzó a probar trenes de carbón equipados con ECP en su ruta de transporte de carbón en Columbia Británica .
• Noviembre de 2008: Según Railway Gazette International ^[16], se supone que los dos sistemas de NYAB y Wabtec son interoperables, pero aún no se han realizado pruebas para confirmarlo. Las normas federales limitan la inspección normal de los frenos de aire a una vez cada 1.600 kilómetros, pero con ECP esto aumenta a 5.600 kilómetros, lo que permite un viaje de ida y vuelta de costa a costa con una sola inspección en una base de origen.
• Agosto de 2012, Ferrocarril de Rio Tinto : flota completa de 7.500 vagones de mineral de hierro.
• 2013, Aurizon 3 de 12 locomotoras y vagones de carbón de la clase 6000 ^[17]
• Abril de 2014, Todas las tolvas de carbón de Xstrata .
• Abril de 2014, vagones de carbón de Pacific National . ^[17]

La potencia distribuida es un sistema en el que las locomotoras se acoplan en el medio y/o en el extremo de un tren pesado y se controlan de forma remota, inicialmente por radio, desde la locomotora que va delante. Entre otras ventajas, esto reduce las tensiones de acoplamiento en trenes largos y pesados. El cableado ECP también se puede utilizar para controlar estas locomotoras intermedias.

• Norma: Asociación de Ferrocarriles Estadounidenses S-4200 ^[18]
• Longitud del tren: 3.700 metros (12.000 pies) máximo
• Vagones (dispositivos de red): 180
• Alimentación distribuida por cable (WDP): 230 V CC

En 2014, la Administración Federal de Ferrocarriles de Estados Unidos propuso que se exigiera el uso de frenos electrónicos en los trenes que transportaran materiales peligrosos. La administración Trump derogó la norma propuesta, después de que los grupos de presión la modificaran y debilitaran, en 2017. ^[19]

• Freno controlado electrónicamente - para vehículos de carretera
• Inyector unitario controlado electrónicamente

• Informe de la FRA
• Informe EEX (Australia) Archivado el 20 de abril de 2013 en Wayback Machine.