El sistema de frenos electroneumáticos de los trenes de las líneas principales británicas se introdujo en 1950 y sigue siendo el sistema de frenos principal para las unidades múltiples en servicio en la actualidad, aunque los trenes subterráneos de London Transport habían estado 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 expansión de la flota y la nueva construcción adoptó un sistema de frenos que era novedoso en el Reino Unido, el freno electroneumático en el que el funcionamiento del freno de aire comprimido era controlado eléctricamente por el conductor. Este fue un avance técnico considerable y exitoso, que permitió una respuesta más rápida y sensible al funcionamiento de los controles de freno por parte del conductor.
A partir de la década de 1920, la Southern Railway del Reino Unido y sus compañías predecesoras habían adoptado la electrificación y la operación de trenes de unidades múltiples como una solución para los requisitos de servicio de pasajeros densos e intensivos. La flota anterior a la Segunda Guerra Mundial utilizaba el sistema de frenos neumáticos Westinghouse de dos tubos , que era más eficaz que el freno de vacío que prevalecía en ese momento en el Reino Unido. Sin embargo, tenía desventajas, principalmente:
Las primeras unidades del Sur equipadas con freno EP podrían considerarse las Bulleid de dos pisos 4-DD construidas en 1949 (4001 y 4002). El freno EP instalado en esta serie no era del tipo autolapeante y aún requería el freno Westinghouse como frenado de "seguridad ante fallos", ya que el freno EP instalado era del tipo "activar para aplicar", lo que significaba que si había una pérdida de voltaje de control del freno, el freno EP no funcionaba. Las 4-DD se basaban en las 4-SUB anteriores , pero no eran compatibles operativamente ni con la serie 4-SUB ni con la posterior EPB.
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, se equiparon con el freno electroneumático, conocido universalmente como "freno EP". El avance en la tecnología de frenado dominó los demás desarrollos y la designación de las unidades de 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 de diseño similar en términos generales y la electrificación de la Kent Coast Line extendió la adopción del freno EP a la operación de pasajeros de media distancia, pero todavía limitada a unidades múltiples. (Se construyó una pequeña flota de locomotoras para la Región Sur y se les instaló un sistema de control de freno que era compatible para fines de interoperabilidad).
Los trenes contaban con un equipo de frenos Westinghouse y contaban con un sistema de control eléctrico que activaba los frenos de aire comprimido en cada vagón. En condiciones normales de funcionamiento, el maquinista utilizaba exclusivamente el sistema EP, pero no era a prueba de fallos. Si el sistema eléctrico fallaba, el maquinista solo tenía que mover la válvula de freno a otra posición y la misma válvula accionaba el sistema a prueba de fallos Westinghouse del tren. Esto solo se hacía en caso de avería 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 mecanismo mecánico presione las zapatas 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 corre a lo largo del tren. Cuando el conductor desea realizar una aplicación de los frenos, opera la válvula de freno del conductor que libera algo de aire de la tubería del tren, lo que hace que se activen las válvulas triples. Cuando el conductor desea liberar 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 de los cilindros de freno a la atmósfera, lo que permite que las zapatas de freno se muevan y se separen de las ruedas. Aunque, en el funcionamiento de varias unidades, los depósitos de aire de los vehículos se pueden cargar con relativa rapidez, la restauración 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 el modo EP, un distribuidor, que realiza funciones similares a las de la válvula triple, se acciona de forma directa e instantánea mediante control eléctrico desde la válvula de freno del conductor. Se utilizan cilindros de freno, depósitos de aire y bombas Westinghouse, de modo que solo se modifica el medio de transmisión de la orden 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 conductos de aire para el funcionamiento de Westinghouse) y se proporcionaba un cable puente en cada extremo de cada unidad para su uso cuando se acoplaban dos o más unidades para funcionar en múltiples. En 1950, no era posible ningún control electrónico y el sistema utilizaba cuatro conductores en el cable para lograr índices de frenado graduados.
El sistema de frenos EP fue muy apreciado por los conductores y fue adoptado para posteriores construcciones de material rodante en la Región Sur de los Ferrocarriles Británicos , incluido el material rodante de pasajeros de media distancia.
A partir del material 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 la EMU Clase 313 .
El sistema de aire de Westinghouse fue abandonado en favor de un sistema de control completamente eléctrico, de modo que se prescindió de la necesidad de un conducto de freno y válvulas triples. En su lugar, un solo conducto de aire, ahora llamado conducto de depósito principal, recorre todo el tren. Funciona a 10 bares y, además de alimentar cada depósito de cilindro de freno, también proporciona aire para los sistemas de suspensión secundarios (airbags) y las puertas eléctricas.
Cada depósito de freno almacena aire a una presión de 7 bares y se alimenta a través de una válvula reductora de presión desde la tubería del depósito principal. La palanca de freno del conductor envía voltajes de control por tres cables a cada válvula de control EP, lo que permite que el aire del depósito de freno pase al cilindro de freno, activando así el freno de disco. La presencia del voltaje mantiene los frenos desactivados , lo que proporciona un sistema a prueba de fallas .
El freno "Westcode" de 3 pasos utiliza tres cables y estos funcionan en una secuencia binaria para controlar el paso del freno. 10 y 11 son la codificación del freno para proporcionar los 3 pasos, el cable 12 es el freno de emergencia, el cable 15 es el freno EP negativo.
Las posiciones en la manija del freno son:
Este sistema sigue utilizándose 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 de presión en la tubería de freno hacía que se aplicaran automáticamente los frenos. Esta función se perdió con la eliminación de la tubería 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 desde la batería y recorre un circuito alrededor del tren, pasando por varios reguladores (interruptores eléctricos operados por presión de aire) en cada vagón, y finalmente alimenta las manijas de control de potencia y freno en el escritorio del conductor. Si alguno de los reguladores se abre debido a una baja presión de aire, o si el propio cable de continuidad del freno se rompe debido a la división del tren, se cortará el voltaje de control al escritorio del conductor, lo que provocará que se elimine la potencia de tracción a los motores y se aplique el freno de emergencia [1] .
En el Reino Unido, las unidades múltiples construidas más recientemente, como la familia Alstom Aventra, aún utilizan frenos de fricción (de disco) que funcionan mediante válvulas electroneumáticas para su sistema de frenado principal. Además, se combina con esto el frenado dinámico para lograr una mayor fuerza de frenado y reducir el desgaste de las pastillas de freno.