El sistema de frenos electroneumático en los trenes ferroviarios principales británicos se introdujo en 1950 y sigue siendo el sistema de freno principal para múltiples unidades en servicio en la actualidad, aunque los trenes subterráneos de London Transport estaban equipados con frenos EP desde la década de 1920. La Región Sur de los Ferrocarriles Británicos operaba una flota autónoma de unidades múltiples eléctricas para trenes de pasajeros suburbanos y de media distancia. A partir de 1950, se emprendió una ampliación de la flota y la nueva construcción adoptó un sistema de frenos novedoso en el Reino Unido, el freno electroneumático en el que el conductor controlaba eléctricamente el funcionamiento del freno de aire comprimido. Este fue un avance técnico considerable y exitoso, que permitió una respuesta más rápida y sensible a la operación de los controles de freno por parte del conductor.
Desde la década de 1920, el Ferrocarril del Sur del Reino Unido y sus compañías predecesoras habían adoptado la electrificación y la operación de trenes de unidades múltiples como solución para los densos e intensivos requisitos de servicio de pasajeros. La flota antes de la Segunda Guerra Mundial utilizaba el sistema de frenos de aire Westinghouse de dos tubos , que era más eficaz que el freno de vacío generalmente predominante entonces en el Reino Unido. Sin embargo tenía desventajas, principalmente:
Las primeras unidades Southern equipadas con freno EP podrían considerarse los Bulleid 4-DD de dos pisos construidos en 1949 (4001 y 4002). El freno EP instalado en esta culata no era del tipo de autolapado y aún requería el freno Westinghouse ya que el freno de "falla de seguridad" ya que el freno EP instalado era del tipo de "energía para aplicar", lo que significaba que si había una pérdida del voltaje de control del freno, el freno EP estaba inoperativo. Los 4-DD se basaron en el 4-SUB anterior , pero no eran operativamente compatibles ni con el 4-SUB ni con el modelo EPB posterior.
A partir de 1950 se entregó una gran flota nueva de unidades múltiples suburbanas con un diseño de antes de la guerra y, además de otras mejoras técnicas, estaban equipadas con el freno electroneumático, universalmente conocido como "freno EP". El avance en la tecnología de frenado dominó los demás desarrollos y la designación de las unidades del tren fue 2-EPB y 4-EPB para las unidades de dos y cuatro vagones, respectivamente. El diseño fue exitoso y se construyó una flota más grande con un diseño muy similar y la electrificación de Kent Coast Line extendió la adopción del freno EP a la operación de pasajeros de media distancia, pero aún confinada a múltiples unidades. (Se construyó una pequeña flota de locomotoras para la Región Sur y se les instaló un sistema de control de frenos que era compatible con fines de interoperabilidad).
Los trenes contaban con equipo de frenos Westinghouse y contaban con un sistema de control eléctrico, activando los frenos de aire comprimido de cada vagón. En funcionamiento normal, el conductor utilizaba exclusivamente el sistema EP, pero no era a prueba de fallos. Si fallaba el sistema eléctrico, el conductor simplemente tenía que mover la válvula de freno a otra posición y la misma válvula accionaba el sistema de seguridad Westinghouse del tren. Esto sólo se hacía en caso de fallo o emergencia.
El sistema Westinghouse utiliza depósitos de aire en cada vehículo y el aire comprimido se libera desde estos depósitos a los cilindros de freno a medida que el conductor reduce la presión en la tubería del tren al accionar la válvula de freno. Este proceso hace que un enlace mecánico presione las pastillas de freno contra las ruedas.
La liberación de aire comprimido en los cilindros de freno se logra mediante válvulas triples, que a su vez están controladas por la presión del aire en la tubería del tren, una tubería neumática que recorre todo el tren. Cuando el conductor desea aplicar el freno, acciona la válvula de freno del conductor, que libera algo de aire de la tubería del tren, accionando así las válvulas triples. Cuando el conductor desea soltar los frenos, su operación de la válvula de freno del conductor devuelve aire comprimido (almacenado en un cilindro cerca del puesto de conducción) a la tubería del tren y esto mueve la válvula triple para liberar el aire en los cilindros de freno para atmósfera, permitiendo que las zapatas de freno se separen de las ruedas. Aunque, en el funcionamiento de unidades múltiples, los depósitos de aire de los vehículos se pueden cargar relativamente rápido, el restablecimiento de la presión en la tubería del tren lleva algún tiempo ya que el aire tiene que viajar físicamente a lo largo del tren.
En la operación EP, un distribuidor, que realiza funciones similares a las de la válvula triple, se opera directa e instantáneamente mediante control eléctrico desde la válvula de freno del conductor. Se utilizan cilindros de freno Westinghouse, depósitos de aire y bombas, de modo que sólo se cambia el medio de transmisión de las órdenes del conductor.
Las ventajas del sistema EP son que:
El sistema de control eléctrico requería cables de control a lo largo de todo el tren (además de los dos tubos de aire para la operación de Westinghouse) y se proporcionó un cable de puente en cada extremo de cada unidad para su uso cuando dos o más unidades estaban acopladas para funcionar en múltiples . En 1950, no era posible ningún control electrónico y el sistema utilizaba cuatro conductores en el cable para lograr velocidades de frenado graduadas.
El sistema de frenos EP fue muy apreciado por los conductores y se adoptó para construcciones posteriores de material rodante en la Región Sur de los Ferrocarriles Británicos , incluido el material de pasajeros de media distancia.
A partir del stock original de EP, el sistema se desarrolló aún más en la segunda generación de trenes de unidades múltiples construidos para British Rail en la década de 1970, como el Clase 313 EMU.
El sistema de aire Westinghouse se abandonó en favor de un sistema de control totalmente eléctrico, de modo que se prescindió de la necesidad de un tubo de freno y válvulas triples. En cambio, una única tubería de aire, ahora llamada tubería de depósito principal, corre a lo largo del tren. Funciona a 10 bar y además de alimentar el depósito de cada cilindro de freno, también proporciona aire a los sistemas de suspensión secundarios (airbags) y a las puertas eléctricas.
Cada depósito de freno almacena aire a una presión de 7 bar y se alimenta a través de una válvula reductora de presión desde la tubería del depósito principal. La manija del freno del conductor pasa voltajes de control por tres cables a cada válvula de control EP, lo que permite que el aire del depósito del freno pase al cilindro del freno, activando así el freno de disco. La presencia de voltaje mantiene los frenos apagados , proporcionando un sistema a prueba de fallas .
El freno "Westcode" de 3 pasos utiliza tres cables y estos operan en una secuencia binaria para controlar el paso del freno. 10 y 11 son la codificación de freno para proporcionar los 3 pasos, el cable 12 es freno de emergencia, el cable 15 es freno EP negativo.
Las posiciones en la manija del freno son:
Este sistema sigue en uso hoy en día.
En los sistemas de frenos EP anteriores, si el tren se dividía o se producía una fuga de aire grave, la caída en la presión del tubo de freno provocaba automáticamente que se aplicaran los frenos. Esta característica se perdió al retirar el tubo de freno, por lo que se creó un equivalente electrónico.
El cable de continuidad del freno (también conocido como cable de tren 13) se alimenta con un voltaje de control de 120 V CC de la batería y recorre el tren en un bucle, pasando por varios reguladores (interruptores eléctricos operados por presión de aire) en cada vagón, para finalmente alimentar la energía y palanca(s) de control de frenos en el escritorio del conductor. Si alguno de los gobernadores se abre debido a una baja presión de aire, o si el cable de continuidad del freno se rompe al dividirse el tren, se cortará el voltaje de control al escritorio del conductor, lo que provocará que se retire la potencia de tracción a los motores y se que se aplique el freno de emergencia [1] .
En el Reino Unido, las unidades múltiples construidas más recientemente, como la familia Alstom Aventra , todavía utilizan frenos de fricción (de disco) que funcionan mediante válvulas electroneumáticas para su sistema de frenado primario. Además , se combina el frenado dinámico para lograr una mayor fuerza de frenado y reducir el desgaste de las pastillas de freno.