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2023年2月

2023年2月19日 (日)

自動空気ブレーキと制御弁⑫ A動作弁(その3)

「自動空気ブレーキと制御弁」 第12回は、国産の代表的な制御弁である「A動作弁」の3回目。A動作弁が適用されたブレーキ方式について、解説します。

 

【適用ブレーキ方式と車種】

(1) 客車

AV

昭和4年度から旧型客車の標準ブレーキとなったもので、オハ31系から10系客車まで広く採用された。形式の「A」はA動作弁、「V」はV形ブレーキシリンダを表す。

A動作弁・V形ブレーキシリンダ・補助空気溜・付加空気溜・急動空気溜・チリコシなどから構成され、A動作弁はブレーキシリンダの蓋にある取付座に取り付けられる。編成内の引き通しはブレーキ管のみ。緩急車には更に車掌弁・圧力計などが追加される。

V形ブレーキシリンダには直径305 mmと355 mmの2種類があり、車体重量などに応じて使い分けられたようだ。

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客車用AVブレーキ装置の主要部分。マロネフ59 1。2007年9月7日、交通科学博物館

現在も保存客車(動態・静態)で見ることができるが、JR西日本の保存車の中には、ブレーキシリンダはそのままでCLブレーキ装置に改造された車両もある(マイテ49など)

AS

20系固定編成客車に採用された自動空気ブレーキ装置で、床下の艤装の関係上ブレーキ引棒を引き通すことができないため、AVブレーキ装置を元に、SO形ブレーキシリンダを各台車枠に取り付けるように変更したもの。形式の「S」は、Separateか?

登場順からは、気動車用のDAブレーキ装置から空気源や運転台機器を取り去って、客車用に変更したものと言っても良いかも知れない。

編成内の引き通しはブレーキ管のみ。ブレーキシリンダはカニ22が180×150を8台、それ以外の電源車が203×250を4台、一般車は180×150を4台装備していた。 ※27

昭和43年10月ダイヤ改正での110km/h走行に向けて、全車がAREB形速度増圧付電磁自動空気ブレーキに改造され、姿を消した。

AREB ※27

20系客車の高速化に伴ってASブレーキ装置を改造した電磁自動空気ブレーキ装置。形式の「R」は中継弁(Relay valve)、「E」は電磁ブレーキ(Electromagnetic brake)、「B」はブレーキ率制御(brake-rate control)を表す。速度95 km/hを超えて運転する区間では、このブレーキ装置の使用が必須とされた。

後述のAREブレーキ装置を客車用とし、更に高速走行時のブレーキシューの摩擦係数低下を補正するための、速度増圧機構を追加したものと言える。その構造及び特徴は、

・管取付座(急動空気溜と作用空気室を内蔵)にA動作弁・複式中継弁・切替電磁弁と締切コックを取り付けて、C8Bブレーキ制御装置を構成する。

・複式中継弁はA動作弁からのブレーキ指令(作用空気室圧力)に応じて、供給空気溜の圧力空気をブレーキシリンダに給排する。

・中継弁の採用には、ブレーキ管圧力を上回るブレーキシリンダ圧力を設定できるほか、制輪子の摩耗や台車のバネのたわみでブレーキシリンダのピストン行程が伸びても一定のシリンダ圧力を確保できるなどの利点がある。

・中継弁の採用により急ブレーキ位置でブレーキ管圧力を吐き出す先が小容量の作用空気溜となるため、急ブレーキ作用によるブレーキシリンダ圧力の変動が大きくなる。そのためA動作弁の逆止弁の通路を塞いで、急ブレーキ作用を殺してある。

・補助空気溜と付加空気溜は二室空気溜として一体化されている。ブレーキシリンダの役割を小容量の作用空気室が果たすので、容量が小さくて済むためである。そのため又込めの時間が短く、階段緩めを小刻みに行うことができる。

・各車のブレーキ管から分岐してB電磁給排弁を設け、常用・非常ブレーキの際に機関車からの電気指令によりブレーキ管の圧力空気を吐き出して、各車同時にブレーキ管の減圧を行うようにした。

・緩急車と電源車にはA14-1電磁給排弁とE吐出弁を設けている。A14-1電磁給排弁は、ブレーキ弛めの際に機関車からの電気指令で、元空気溜管の圧力空気を直接ブレーキ管に込めて、ブレーキ管の増圧を編成内で同期的に、かつ迅速に行う。

・E吐出弁はA動作弁の非常部を独立させたようなもので、非常ブレーキ指令を速やかかつ確実に後続車に伝える役割を持つ。

・編成内にはブレーキ管、元空気溜管と、9芯のKE72ジャンパ連結器で、電磁ブレーキ・増圧関係の指令線が引き通される。

・時速40 km/h以上になると、機関車の速度検出器からの指令で、中継弁はブレーキシリンダ圧力を66倍に増圧する(最高7.5 kg/cm2

昭和46年度以降に、ブレーキ緩解不良の防止、ブレーキ性能の向上と保守の容易化を図るため、当時最新の3圧式KU1A制御弁への交換と、ブレーキ力補足装置の追加が行われ、昭和52年頃までに全車がCREB形速度増圧付電磁自動空気ブレーキに改造されたと思われる。

(2) 電車

AE

国鉄旧型電車標準の電磁自動空気ブレーキ装置で、モハ31系より採用されたものと考えられ、80系・70系を除く旧型電車全般に装備された。

動作弁・ブレーキシリンダ周りは客車用AVブレーキ装置と同じで、電動空気圧縮機・元空気溜・圧力加減器・給気弁などの空気源機器と、ME23ブレーキ弁・圧力計などの運転台機器を設けている。

更に各車に電磁吐出弁(常用・非常)を設け、ブレーキ指令を迅速化・同期化している。また平坦線区での運用を前提としたため、先頭車のみブレーキシリンダ圧力を保ちながらブレーキ管の込め直しを行う、保ち機能も持たない。

編成内にはブレーキ管・元空気溜管と、KE52ジャンパ連結器(補助)で、圧縮機同期・常用・非常の指令線が引き通される。

AMA

AMMブレーキ装置のM三動弁をA動作弁に置き換えたもので、私鉄用にWH式の呼称。主に第二次世界大戦後の吊掛駆動車に多く採用され、一部にはM三動弁やU自在弁からの更新もあった。また初期のカルダン駆動車でも採用されたものがある。

長編成化のため電磁ブレーキを付加したAMAE、中継弁を使用したAMAR、発電ブレーキと連動させたAMADなどもあった。

HSC

WH社により開発された、セルフラップの電磁直通ブレーキを主体に自動常用ブレーキの機能を併設するブレーキシステムで、High Speed Controlの略である。1932年に試作、1936年より実用化された。日本には1953年頃から導入され、私鉄車両に広く導入された。

発電ブレーキ併用のHSC-D、回生ブレーキ併用のHSC-Rなどがある。

日本では自動ブレーキ部にA動作弁を使用したものが多かったが、保守の厄介さや緩解不良の発生などから、後に非常弁に交換する事で常用ブレーキ機能を廃止し、更に非常ブレーキを電気指令化して自動ブレーキ部を無くす改造も行われた。

ARE ※28

AEブレーキ装置を改良した電磁自動空気ブレーキ装置。

1938年(昭和13年)10月に東京鉄道局で第一次現車試験、翌1939年に第二次現車試験が行われ、1941年には試作が完了した模様。元々10両編成用に計画されたが、15両編成対応のため弛め電磁弁を追加して、モハ80系湘南形電車で実用化された。他に70系電車にも採用された。

その構造及び特徴は、

・中継弁管取付座(急動空気溜と作用空気室を内蔵)にA動作弁・A中継弁を取り付けてある。

・A中継弁はピストン滑り弁式で、A動作弁からのブレーキ指令(作用空気室圧力)を受けて、供給空気溜の圧力空気をブレーキシリンダに給排する。

・各車のブレーキ管から分岐して電磁吐出弁を設け、常用・非常ブレーキの際にブレーキ弁からの電気指令によりブレーキ管の圧力空気を吐き出して、各車同時にブレーキ管の減圧を行う。

・制御車には電磁弛め弁を設けている。ブレーキ弛めの際にブレーキ弁からの電気指令で、元空気溜管の圧力空気を直接ブレーキ管に込めて、ブレーキ管の増圧を編成内で同期的に、かつ迅速に行う。

・ブレーキシリンダは、電動車は新設計の355×250S形、制御車・付随車には同じく254×250S形が、台車別に車体装荷で2台ずつ設けられている。

・編成内にはブレーキ管、元空気溜管と、KE53ジャンパ連結器(補助)で、圧縮機同期・常用・非常・弛めの指令線が引き通される。

SE

モハ90(101系)以降の国鉄新性能電車に標準として使用された、電磁直通空気ブレーキ装置。「SE」で電磁直通ブレーキを表す。基本的にはWH社のHSCブレーキ装置そのもので、国鉄はWH社にライセンス料を払って導入したとの事である。

バックアップとなる自動ブレーキ部にA動作弁が使われている。本質的には中継弁付自動空気ブレーキ装置であり、電磁吐出は持たない。これは自動ブレーキ部の用途が列車分離などの際の保安、留置や運転台交換時などの転動防止、無動力回送などが主であり、比較的俊敏性を必要とされないためではないかと思われる。

発電ブレーキ付きのSEDが基本で、

・SE: 発電ブレーキなし

・SELD: 応荷重機能付で、応荷重弁が追加されている。「L」は Load controlを表す。

・SEBD: 特急電車の120 km/h運転用に、速度増圧付きとしたもの。中継弁をJ16型に変更し、自動ブレーキの場合にブレーキシリンダ圧力を約1.6倍に増圧する。

などがある。

初期のブレーキ制御装置は、電動車用は管取付座(急動空気室内蔵)にA動作弁・A中継弁・複式逆止弁・D圧力調整弁・締切電磁弁を取り付けたC1A、制御車・付随車用はD圧力調整弁と締切電磁弁を省略したC2が使用された。

JR西日本の113系・115系、JR九州の415系1500番台などで残存する。

A-control-valve_moha4151509
415系1500番台に搭載されたA動作弁(黄丸内) 2021年10月21日 鹿児島本線久留米駅

(3) 気動車

DA ※29

客車用AVブレーキ装置を基本に空気源及び運転台機器追加した、ディーゼル動車用の標準ブレーキ装置。「D」はディーゼル動車用を表す。

1952年のキハ44000形電気式気動車を最初に、キハ45系までに一般型気動車とキハ56系・58系急行形気動車に採用された。また国鉄最末期のキハ32・キハ33・キハ54の各形式にも、廃車発生品利用の形で採用された。

A動作弁は管取付座(急動空気溜を内蔵)に取り付けられ、運転台付車では弛め管がブレーキ弁まで配管され、保ち作用を可能にしている。床下艤装の関係でブレーキ引棒を引通せないため、ブレーキシリンダは前後の台車別に設けられており、車体装荷式の254×250形となっている。これは80系電車の制御車・付随車用と同一品であると思われる。

運転台機器はME23Dブレーキ弁・釣合空気溜・圧力計・B6圧力調整弁・D吐出弁・車掌弁など、空気源は空気圧縮機・元空気溜・S17調圧器・C電磁給排弁などで構成され、2台機関の形式では空気圧縮機も2台になる。編成内にはブレーキ管・元空気溜管と圧縮機同期回路が引き通される。

運転台の有無により、次の3つの細分形式がある。

DA1

片運転台車用のブレーキ装置。

DA1A

両運転台車用のブレーキ装置。弛め管に、弛め管切替弁乙が追加されており、逆転器の指令に連動して弛め管を進行方向前側のブレーキ弁につなぐ。

DA2

運転台なし車用のブレーキ装置で、DA1ブレーキ装置から運転台機器を取り去ったもの。但しキロには、車掌弁が設けられる。

DAR※29

キハ57・キロ27に採用されたブレーキ装置で、ラックレール区間を通過するため基礎ブレーキ装置をディスクブレーキに変更したのに伴い、DAブレーキ装置を中継弁式とし、ブレーキシリンダを増圧シリンダに変更したもの。

A動作弁はA中継弁と共にAA管取付座(急動空気溜を内蔵)に取り付けられ、C2Aブレーキ制御装置を構成する。他の中継弁式ブレーキ装置と同じく、二室空気溜と作用空気溜が付属する。

作用については、AREブレーキ装置と基本的に同じ。

DARS ※30・31

80系特急形気動車に採用されたブレーキ装置で、AREブレーキ装置を基本に電磁速動付きにしたもの。「S」はSpeed driveの頭文字ではないかと思われる。

電磁速動ブレーキ装置は、電磁直通ブレーキに近い性能を持ち、かつ低コストのブレーキ装置として、日本エヤーブレーキが開発したもので、1958年度(昭和33年度)よりの国鉄の技術課題として、クハ76・モハ71で試験が行われた。

A動作弁はA中継弁・切替弁・中間体・電磁弁(ブレーキ・弛め)と共に管取付座(急動空気溜を内蔵)に取り付けられ、C3ブレーキ制御装置を構成する。DARブレーキ装置と同じく基礎ブレーキ装置はディスクブレーキのため、ブレーキシリンダは増圧シリンダとなっている。ブレーキ弁はME23Sで、DAブレーキ装置のME23Bとは電気部接点の構成が異なる。

制御弁の空気指令とは別に、電磁弁の指令により切替弁を動作させ、バイパス通路を開閉してブレーキシリンダへの給排気を行う。具体的には、

・ブレーキ時には、補助空気溜の圧力空気を直接ブレーキシリンダに送る

・弛め時は、ブレーキシリンダの圧力空気を、A動作弁を通じて排気する

ようになっており、小刻みなブレーキの掛け弛めができて、込め時間も不要となっている。

ブレーキ時には、ブレーキ管はブレーキ弁により減圧されるが、その前に補助空気溜圧力もブレーキシリンダへの給気によって低下しているため、A動作弁は常に弛め位置を取っている。非常ブレーキは、ブレーキ管の減圧により指令が行われる。

DAE

急行形気動車の編成が長大になるに従って、従来のDAブレーキ装置ではブレーキ指令の遅れが大きくなったため、1962年度(昭和37年度)の第5次急行用(キハ58 401~など)以降に採用された電磁自動空気ブレーキ装置。

DAブレーキ装置に弛め用のA14-4電磁給排弁・ブレーキ用のC13-4A電磁給排弁を設け、ブレーキ弁を、電気接点を追加したME23Bに変更した。指令線にはブレーキ・弛めの2線を追加し、2芯のKE67ジャンパ連結器、または19芯のKE53Cジャンパ連結器(冷房車)で編成内を引き通す。

キハはDAE1、キロはDAE2となる。

なお1965年度(昭和40年度)の本社特別修繕費工事で、第4次急行用までの車両についても、DAからDAEに改造する長大編成化工事が行われた。

DARE1

キハ65に採用されたブレーキ装置で、DAR1ブレーキ装置に電磁給排弁などを追加したもの。ブレーキ制御装置はC2A。

同期の181系特急形気動車は三圧式のC制御弁を採用し、12系客車は最新のKU制御弁を採用したが、本形式は従来の気動車との混結を前提としたため、引き続きA動作弁の採用となった。

(4) 貨車

AD ※32・33

1960年(昭和35年)製作のチキ5500形長物車(コンテナ専用)に採用されたブレーキ装置で、手動式の積空切替装置を持っていた。

A動作弁は管取付座(急動空気溜を内蔵)に取り付けられ、補助空気溜・付加空気溜・254-356×300差動ブレーキシリンダ・H積空切替弁により構成される。他に一方の台車の枕バネの撓みをテコで伝達して指針で表示する、積空表示装置を備えている。

ブレーキ力の切替は、差動ブレーキシリンダの有効面積の切替で行う。

KSDブレーキ装置に先立つ積空切替式ブレーキ装置であるが、登場当初より取扱い誤りや、積空表示装置の指示の曖昧さ、偏積への対応の困難さが指摘されており、結局は後のKSDブレーキ装置やASDブレーキ装置で、切替の自動化が行われる事になった。

ASD #34

ADブレーキ装置の改良版で、P切替弁によって積空切替えを行う。製造年次や用途によって以下の細分形式がある。
なお差動ブレーキシリンダでは積車と空車でシリンダ容積が異なるため、最大限圧量が一定しない欠点がある。

手動切替式

コキ5500形コンテナ車の1960~1965年度(昭和35~40年度)製造車に採用されたもので、積空切替はADブレーキ装置と同じく手動式。但し付加空気溜が省略されたため、階段緩めはできない。これは当時、コンテナ専用列車はわずかで、一般貨車との混結での運用を前提としたためであろう。

A動作弁は管取付座に積空切替用のP切替弁とU2切替弁と共に取り付けられ、U2切替弁を操作する事でP切替弁の空気通路が切り替わる。ブレーキシリンダは254-365×300差動ブレーキシリンダである。

1969年度(昭和44年度)以降、順次自動切替式に改造された。

自動切替式

コキ5500形コンテナ車の、1966年度(昭和41年度)以降、1969年製のコキ8539に至るまで採用されたもので、荷重検知器を追加して自動切替式となった。但しU2切替弁も残されており、荷重検知器が故障した時、積空動作を検査したい時などは、手動で切り替える事もできた。

なお基礎ブレーキ装置の抵抗が大きく、空車時におけるブレーキ管の最小減圧ではブレーキ作用が起こらない事象が発生したため、差圧逆止弁を追加して空車時のブレーキシリンダ圧力を増加させる改造が、後に行われている。 ※35

勾配線区用

付加空気溜を追加して、階段緩めを可能としたもの。ホキ2500・8500・9500形石灰石専用車、タキ8400・8450形アルミナ専用車、ホキ5500形セメント専用車などに採用された。積空切替は自動式である。 ※6

なおホキ2500形では、積空で最大限圧量が異なる欠点を補正するため、荷重検知器の指令空気圧を使って補助空気溜の容積を切り替える機能が、後に追加された。 ※36

その他レサ5000形・ワキ5000形(6234まで)でも採用されたが、変遷はコキ5000形に準じるものと思われる。

ARSD #34

1969年度(昭和44年度)以降に製作されたコキ5500形(8540以降)やワキ5000形(6235以降)に採用されたもので、中継弁によって直接ブレーキシリンダ圧力を二段階に変化させる方式の積空ブレーキ装置。付加空気溜を持たず、階段緩めはできない。

A動作弁は管取付座(急動空気溜を内蔵)に取り付けられ、別にJ105中継弁・U2切替弁・差圧逆止弁を取り付けた管取付座を2組備える。動作弁には二室空気溜が付属するが、補助空気溜と作用空気溜との組み合わせになっている。また中継弁用に、供給空気溜が新設された。ブレーキシリンダに代わって、290×100ブレーキダイヤフラムが台車毎に設けられている。

なおコキ8545~8554は、中継弁及びブレーキダイヤフラムは各1台のみとなっている。

後年、TR216台車付車で 95 km/h走行用に改造(コキ45500番台化)された車両は、制御弁をEA制御弁に交換して、CRSDブレーキ装置となった。 ※37

ALD ※38

50000系コンテナ貨車の試作版である、コキ9200形コンテナ車に採用されたブレーキ装置で、2両のみの試作であったところから、A動作弁に応荷重制御を付加するという変則的なものとなった。

仕組みとしては、ARSD方式(コキ8540~)の荷重検知器とJ105中継弁を、測重弁とU応荷重弁に置き換えたものである。付加空気溜を持たず、階段緩めはできない。

(5) 機関車

AMA:

A動作弁は、私鉄の電気機関車でも用いられた。資料的には、上信電鉄のデキ1・ED316が該当する。 ※8

2023年2月12日 (日)

【JR西】線路切替工事中の梅田貨物線

2月11日夜間から13日早朝に掛けて、大阪駅地下ホーム経由の地下線への切替が行われている梅田貨物線(東海道本線支線)
切替工事中の様子を、12日10時30分頃に福島駅方で見て来ました。

前日の様子はこちら
動画はこちら

Umeda-line-switching-8
大阪環状線福島駅の改札を出ると、浄正橋踏切道の切り下げ工事中。踏切の向こう側へ行くには、迂回しなければなりません。

Umeda-line-switching-9
重機を使って、既設線路のPCまくらぎを撤去していきます。

Umeda-line-switching-10
踏切の吹田(タ)方では、路面(なにわ筋)の切り下げ工事中。一から削るのではなく、予め切り下げて覆工板を入れておいたのを、撤去していくようです。

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仮線に使用されていた仮受桁が撤去されて、トレーラーに積まれていました。

Umeda-line-switching-12
東海道本線高架下の部分では、既に仮受桁が撤去されているようです。

Umeda-line-switching-13
地下トンネル抗口の様子。仮受桁が残っていますが、これは高架下の桁の搬出を優先させるためでしょう。架線工事は、まだこれからのようです。

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ちょうど仮受桁の揚重作業を見る事ができました。レールも、支持ビームも、溶断されています。

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帰りは梅田信号場の様子を見ながら阪急中津駅まで歩きましたが、阪急の跨線橋下に残る双頭レールは、今のところ健在でした。

2023年2月11日 (土)

【JR西】線路切替直前の梅田貨物線

2月11日夜間から13日早朝に掛けて、大阪駅地下ホーム経由の地下線への切替が行われる梅田貨物線(東海道本線支線)
切替直前の様子を、福島駅方で見て来ました。

Umeda-line-switching-1
浄正橋踏切から梅田信号場方を見る。信号ケーブルの保護チューブは蛍光ピンクに着色されて、レールの撤去や掘削工事で傷めないよう注意喚起がされています。写真の一番手前の地点では、約0.7 m、レール面を低下させるそうです。

Umeda-line-switching-2
ズームアップして、東海道本線の高架橋付近を見る。緑色の仮受桁を撤去して、下に敷設済みの線路へ切り替えます。

Umeda-line-switching-3
桁撤去用のラフタークレーンが、既に配置についています。

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はるか号が仮線を走ります。

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梅田信号場方から切替地点を見る。高架橋下の桁の撤去にはラフタークレーンが使えないため、高架下に組んだ大型ホイストで吊り上げるようです。

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こちら側にもラフタークレーンが待機中。浄正橋踏切の標識も見納め。

Umeda-line-switching-7
右側が新しい地下トンネルの入口。左側は仮線。架線を張るのは、桁やそれを支えるビームを撤去してからのようです。

2023年2月 9日 (木)

【阪急】C#8200×2R が10連運用に

12月のダイヤ改正以來運用を外れていた、神戸線の C#8200×2R ですが、7000系と組んで10連運用に就いたようです。

Hankyu_8200_20230208 2月8日 西宮車庫

C#8201×2R は、見える位置にはいませんでした。

またC#7030×2R が、単独で留置されていました。『休車』札は掛けておらず、転落防止装置も装着したままです。

2023年2月 5日 (日)

自動空気ブレーキと制御弁 ⑪ A動作弁(その2)

「自動空気ブレーキと制御弁」 第11回は、国産の代表的な制御弁である「A動作弁」の2回目。A動作弁の種類と作用について、解説します。

 

A動作弁

【種類】

構造で述べたように、動作弁取付座の空気通路に取り付ける絞り栓と、補助空気溜・附加空気溜の容量を変更することで、305 mmと355 mmの2種類のブレーキシリンダに対応できる。そのため細分形式はない。

昭和13年4月より、非常ブレーキ後に弛めが可能になるまでの時間を短縮する(約12秒 → 3~5秒)改良が行われたが ※26、それに伴う形式の変更は行われていない。

【作用】 ※26

最初の込め

各空気溜やブレーキシリンダに圧力空気がない時に、ブレーキ管に圧力空気を込めた時に取る位置で、各空気溜に圧力空気を込める。

釣合ピストン・非常ピストンはそれぞれのピストン室にブレーキ管からの圧力を受けて、滑り弁室側に押し込まれ、圧力空気は補助空気溜・附加空気溜・急動空気溜に込められる。その時、附加空気溜へ送られる空気の一部は高圧弁を閉塞し、附加空気溜への空気がブレーキシリンダに漏れ込むのを防ぐ。

各空気溜が所定の圧力に込められると、逆止弁及び球弁はその座に落ち着いて状態を維持する。

又込め及び弛め

一度減圧したブレーキ管に圧力空気を込める時に取る位置で、各空気溜に圧力空気を込めると共に、釣合度合弁及び釣合滑り弁によりブレーキシリンダの圧力空気を排出して、ブレーキを弛める。

基本的には最初の込めと同じ作用を行うが、附加空気溜の圧力空気も補助空気溜に込められ、込め時間の短縮を図っている(急又込め)

また急動空気溜への空気通路を絞って、補助空気溜と附加空気溜を優先的に込めるようになっている。

急ブレーキ位置

ブレーキ管圧力を比較的緩やかに減圧した時に取る位置で、ブレーキ管の局部減圧を行って後部車両へのブレーキ指令の伝達を促進する(急ブレーキ作用)と共に、常用ブレーキを掛ける。

釣合部では、

1. ブレーキ管の減圧によりピストン室の圧力が減少すると、ピストンはまず釣合ピストン棒と釣合度合弁との隙間(3 mm)だけ移動し、込め溝を塞いで補助空気溜からブレーキ管へ圧力空気が逆流するのを防ぎ、ブレーキ管の減圧を確実にする。

2. その後釣合ピストンは、釣合滑り弁と釣合度合弁を伴って更に動き、度合弁バネに突き当たって止まる。

3. この時急動逆止弁の背面は、釣合滑り弁・釣合度合弁によってブレーキシリンダに通じるので、ブレーキ管の圧力空気は逆止弁を開いて、一部がブレーキシリンダに流入する。これによりブレーキ管の局部減圧を行う。

また釣合滑り弁の通路が開いて、補助空気溜の圧力空気がブレーキシリンダに送られる。

非常部においては、

1. ピストン室の圧力が減少するので、滑り弁室の圧力により球弁は座に落ち着き、ピストンは非常度合弁を伴って、非常度合弁バネに突き当たるまで移動する。

2. この時非常滑り弁と非常度合弁の穴が合致して、ピストン背面及び急動空気溜の圧力空気は徐々に大気に放出される。そのため非常ピストンは非常度合弁バネに突き当たった位置で止まったままとなる。

3. この時非常滑り弁は動かないので、非常ブレーキ作用は行われない。

全ブレーキ位置

急ブレーキ位置と比べてブレーキ管の減圧が早い場合に取る位置で、常用ブレーキを掛けるが、急ブレーキ作用は行わない。

釣合部では、

1. ピストン両面の圧力差が大きいため、ピストンは度合弁バネを圧縮し、急ブレーキの位置を通り越して極端まで動く。

2. この時逆止弁背面への通路は釣合滑り弁で塞がれるため、ブレーキ管の圧力空気はブレーキシリンダへ流入しない。

3. また急ブレーキ位置と同じく釣合滑り弁の通路が開いて、補助空気溜の圧力空気がブレーキシリンダに送られる。

非常部の動きは、急ブレーキ位置の場合と変わらない。

ブレーキ重なり位置

ブレーキ管の減圧を止めた時に取る位置で、ブレーキシリンダ圧力をその時の状態に維持する。

釣合部では、

1. ブレーキ管の減圧が止まってその圧力が一定になっても、補助空気溜の圧力空気はブレーキシリンダに流入し続ける。

2. その結果、釣合滑り弁室圧力(補助空気溜圧力)がピストン室圧力(ブレーキ管圧力)よりも幾分低くなると、釣合ピストンは釣合度合弁を伴って、釣合滑り弁に当たるところまで戻る。

3. この時、各空気通路は閉鎖されて、ブレーキシリンダ圧力は一定に保たれる。

4. また補助空気溜から釣合滑り弁抵抗溝への通路が開き、滑り弁の摺動抵抗を減らして、次の弛め作用を確実にするよう準備される。

なお補助空気溜とブレーキシリンダとの容積比は凡そ3.25対1に設計されている。このため最初490 kPa(5.0kg/cm2に込められたブレーキ管圧力を137 kPa(1.4kg/cm2減圧すると、補助空気溜圧及びブレーキシリンダ圧力は353 kPa(3.6 kgf/cm2となって釣り合う。これを最大減圧量と言い、それ以上の減圧は無効となる。

非常部においては、ブレーキ位置では非常ピストン背面(急動空気溜)の圧力空気が徐々に排出されているが、ブレーキ管の減圧が止まって一定になると、ピストン背面の圧力の方が低くなって、ピストンは滑り弁室側に押し込まれる。これにより急動空気溜圧力は、その時のブレーキ管圧力と釣り合う。

弛め重なり位置

弛めの途中でブレーキ管の増圧を止めた時に取る位置で、各空気溜への圧力空気の込めを停止すると共に、ブレーキシリンダ圧力をその時の状態に維持する。

釣合部では、

1. ブレーキ管の増圧が続く内は弛め位置を取るが、増圧が止まって圧力が一定になっても、附加空気溜の圧力空気は補助空気溜に流入し続ける。

2. その結果、釣合滑り弁室圧力(補助空気溜圧力)が釣合ピストン室圧力(ブレーキ管圧力)よりも幾分高くなると、釣合ピストンは釣合度合弁を伴ってピストン室側へ移動し、釣合滑り弁に当たって止まり、各空気通路を閉鎖する。

非常部においては、ブレーキ管の増圧に伴い非常ピストンは押し込まれて急動空気溜を込めるが、ブレーキ管と急動空気溜の圧力が釣り合った時点で非常ピストンの両面の圧力が釣り合い、球弁が座に落ち着いて、急動空気溜への込めも止まる。

弛め重なり位置において再びブレーキ管圧力が上昇すると、釣合部は再び弛め位置を取り、上昇が止まればまた弛め重なり位置を取る。このようにして、附加空気溜の圧力とブレーキ管圧力が釣り合うまでは、段階的にブレーキを弛めることができる(階段弛め)

非常ブレーキ位置

ブレーキ弁や車掌弁からの非常ブレーキ指令、ブレーキ管の破損や列車の分離などで、常用ブレーキよりも早い速度でブレーキ管の減圧が行われた時に取る位置。

釣合部は全ブレーキ位置と全く同じ作用を行う。但しピストンの動きは、常用ブレーキよりも早く行われる。

非常部では

1. まず非常ピストンが非常度合弁を伴って動き、常用ブレーキ位置を取るため、急動空気溜の圧力空気が排出される。

2. この時ブレーキ管圧力の降下の方が早いので、ピストンの非常滑り弁側の圧力が高まり、ピストンは非常度合弁バネを押し込んで全ブレーキの場合よりわずかに多く移動する。

3. それにより非常度合弁は非常滑り弁の穴を開いて、急動空気溜の圧力空気を急動部の逃しピストン下部に送る。その圧力空気により逃しピストンは押し上げられ、逃し弁を開くので、ブレーキ管の圧力空気は急動部の吐出穴から大気中に放出され、ブレーキ管を急激に減圧する(急動作用)

4. ブレーキ管の急激な減圧は非常部に伝わり、非常ピストンは非常度合弁バネを大きく押し込んで極端まで移動し、非常度合弁及び非常滑り弁に非常位置を取らせる。

5. すると非常滑り弁によって高圧弁背面の圧力空気が大気に放出されるので、高圧弁下部に作用する附加空気溜圧力はバネに打ち勝って高圧弁を開き、附加空気溜の圧力空気はブレーキシリンダに送られる。

6. この時、補助空気溜と附加空気溜の圧力空気が合わさって、ブレーキシリンダ圧力は約441 kPa (5 kgf/cm2まで上昇する。

更に各弁の動作を確実にするために、並行して以下の作用が行われる。

・ 急動空気溜圧力が逃しピストンの下部に送られ、逃しピストンの開きを保つ。

・ 附加空気溜圧力が非常ピストンの背面に導かれ、ピストンの位置を保つと共に、ピストン背面の圧力がブレーキ管に漏れ込むのを防ぐ。

・ 同じく釣合ピストンの位置を保つと共に、ピストン背面の圧力がブレーキ管に漏れ込むのを防ぐ。

・ 逆止弁を弁座に付けて、ブレーキシリンダ圧力がブレーキ管に漏れ込むのを防ぐ。

逃しピストンに作用した空気はピストンにある穴及び逃し溝を通じて、約3~5秒で排出されるので、逃し弁バネにより逃しピストンと逃し弁は押し下げられて元の状態に戻り、非常ブレーキ後の弛めを可能にする。

(第12回へ続く)

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