Тормозная система железнодорожного транспорта сжатым воздухом и принципом безопасности.

Введение

Система отказоустойчивого пневматического тормоза, использующая сжатый воздух в качестве рабочей среды.

Железнодорожный воздушный тормоз – это пневматическая тормозная система для железнодорожного транспорта, использующая сжатый воздух в качестве рабочей среды. Современные поезда полагаются на отказоустойчивую воздушную тормозную систему, основанную на конструкции, запатентованной Джорджем Вестингхаусом 13 апреля 1869 года. Впоследствии была организована компания Westinghouse Air Brake Company для производства и продажи изобретения Вестингхауса. В различных модификациях она получила почти повсеместное распространение. Система Вестингхауса использует давление воздуха для зарядки воздушных резервуаров (цистерн) на каждом вагоне. Полное давление воздуха приводит к отпусканию тормозов на каждом вагоне. Последующее снижение или потеря давления воздуха приводит к срабатыванию тормозов на каждом вагоне, использующих сжатый воздух, запасенный в резервуарах.

Прямое воздушное торможение

В самой простой форме воздушного тормоза, называемой системой прямого действия, сжатый воздух давит на поршень в цилиндре. Поршень соединен посредством механической передачи с тормозными колодками, которые прижимаются к колесам поезда, используя возникающее трение для его замедления. Механическая передача может быть довольно сложной, поскольку она равномерно распределяет усилие от одного пневматического цилиндра на 8 или 12 колес. Сжатый воздух поступает из компрессора в локомотиве и передается от вагона к вагону по тормозной магистрали, состоящей из труб под каждым вагоном и шлангов между вагонами. Главная проблема системы прямого действия заключается в том, что любое разъединение шлангов или труб приводит к потере давления воздуха и, следовательно, к потере тормозного усилия. Это может легко привести к неуправляемому поезду. Прямое воздушное торможение все еще используется на локомотивах, но в виде двухконтурной системы, обычно с отдельной цепью для каждой тележки.

Воздушная тормозная система Westinghouse

Чтобы создать систему, лишенную недостатков системы прямого действия, Вестингхаус изобрел систему, в которой каждый элемент железнодорожного подвижного состава был оснащен воздушным резервуаром и тройным клапаном, также известным как управляющий клапан. В отличие от системы прямого действия, система Вестингхауса использует снижение давления воздуха в тормозной магистрали для косвенного включения тормозов. Тройной клапан получил свое название благодаря трем функциям, которые он выполняет: он подает воздух в воздушный резервуар, готовый к использованию, включает тормоза и отпускает их. При этом он поддерживает и другие действия (то есть «удерживает» или поддерживает включенное состояние и обеспечивает выпуск давления из тормозного цилиндра и перезарядку резервуара при отпускании тормозов). В своей патентной заявке Вестингхаус ссылается на свое «тройное клапанное устройство» из-за трех составных клапанных частей, из которых оно состоит: диафрагменный клапан-золотник, подающий воздух из резервуара в тормозной цилиндр, клапан зарядки резервуара и клапан отпуска тормозного цилиндра. Вскоре Вестингхаус усовершенствовал устройство, исключив действие клапана-золотника. Эти три компонента стали поршневым клапаном, скользящим клапаном и регулирующим клапаном. Если давление в тормозной магистрали ниже, чем в резервуаре, выпускное отверстие тормозного цилиндра закрывается, и воздух из резервуара вагона подается в тормозной цилиндр. Давление в цилиндре возрастает, включая тормоза, а в резервуаре – уменьшается. Это продолжается до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие между давлением в тормозной магистрали и давлением в резервуаре. В этот момент поток воздуха из резервуара в тормозной цилиндр прекращается, и в цилиндре поддерживается постоянное давление. Если давление в тормозной магистрали выше, чем в резервуаре, тройной клапан соединяет тормозную магистраль с подачей в резервуар, что приводит к увеличению давления воздуха в резервуаре. Тройной клапан также обеспечивает выпуск воздуха из тормозного цилиндра в атмосферу, отпуская тормоза. Когда давление в тормозной магистрали и в резервуаре выравнивается, тройной клапан закрывается, герметизируя воздух в резервуаре, и тормозной цилиндр не подвергается давлению. Когда машинист включает тормоза, управляя тормозным клапаном локомотива, тормозная магистраль с контролируемой скоростью стравливается в атмосферу, снижая давление в тормозной магистрали и, в свою очередь, активируя тройной клапан на каждом вагоне для подачи воздуха в его тормозной цилиндр. Когда машинист отпускает тормоза, отверстие тормозного клапана локомотива в атмосферу закрывается, позволяя компрессору локомотива перезаряжать тормозную магистраль. Последующее увеличение давления в тормозной магистрали заставляет тройные клапаны на каждом вагоне выпускать содержимое тормозного цилиндра в атмосферу, отпуская тормоза и перезаряжая резервуары. Таким образом, система Вестингхауса является отказоустойчивой – любой сбой в тормозной магистрали, включая разъединение (разрыв) поезда, приведет к падению давления в тормозной магистрали, включению тормозов и остановке поезда, предотвращая тем самым неконтролируемое движение поезда.

In order to design a system without the shortcomings of the straight air system, Westinghouse invented a system wherein each piece of railroad rolling stock was equipped with an air reservoir and a triple valve, also known as a control valve. Unlike the straight air system, the Westinghouse system uses a reduction in air pressure in the train line to indirectly apply the brakes. The triple valve is so named because it performs three functions: It allows air into an air tank ready to be used, it applies the brakes, and it releases them. In so doing, it supports certain other actions (i. e. it 'holds' or maintains the application and it permits the exhaust of brake cylinder pressure and the recharging of the reservoir during the release). In his patent application, Westinghouse refers to his 'triple valve device' because of the three component valvular parts comprising it: the diaphragm operated poppet valve feeding reservoir air to the brake cylinder, the reservoir charging valve, and the brake cylinder release valve. Westinghouse soon improved the device by removing the poppet valve action. These three components became the piston valve, the slide valve, and the graduating valve. If the pressure in the train line is lower than that of the reservoir, the brake cylinder exhaust portal is closed and air from the car's reservoir is fed into the brake cylinder. Pressure increases in the cylinder, applying the brakes, while decreasing in the reservoir. This action continues until equilibrium between the brake pipe pressure and reservoir pressure is achieved. At that point, the airflow from the reservoir to the brake cylinder is lapped off and the cylinder is maintained at a constant pressure. If the pressure in the train line is higher than that of the reservoir, the triple valve connects the train line to the reservoir feed, causing the air pressure in the reservoir to increase. The triple valve also causes the brake cylinder to be exhausted to the atmosphere, releasing the brakes. As the pressure in the train line and that of the reservoir equalize, the triple valve closes, causing the air in the reservoir to be sealed in, and the brake cylinder is not pressurized. When the engine operator applies the brake by operating the locomotive brake valve, the train line vents to atmosphere at a controlled rate, reducing the train line pressure and in turn triggering the triple valve on each car to feed air into its brake cylinder. When the engine operator releases the brake, the locomotive brake valve portal to atmosphere is closed, allowing the train line to be recharged by the compressor of the locomotive. The subsequent increase of train line pressure causes the triple valves on each car to discharge the contents of the brake cylinder to the atmosphere, releasing the brakes and recharging the reservoirs. The Westinghouse system is thus fail safe—any failure in the train line, including a separation ("break in two") of the train, will cause a loss of train line pressure, causing the brakes to be applied and bringing the train to a stop, thus preventing a runaway train.

Дистрибьюторы

Многие современные системы воздушных тормозов используют распределители вместо тройных клапанов. Они выполняют ту же функцию, что и тройные клапаны, но обладают дополнительными возможностями, такими как частичное снятие тормозов.

Рабочее давление

Компрессор воздуха локомотива обычно наполняет главный резервуар воздухом. Тормоза отпускаются путем подачи пониженного и регулируемого давления из главного резервуара в тормозную магистраль через автоматический тормозной кран машиниста. В Америке полностью заряженная тормозная магистраль обычно работает под давлением для грузовых поездов и AAA для пассажирских поездов. Тормоза применяются, когда машинист перемещает ручку автоматического тормоза в положение "служебное", что вызывает снижение давления в тормозной магистрали. В нормальных условиях давление в тормозной магистрали никогда не снижается до нуля, и на самом деле используется наименьшее снижение, которое обеспечивает удовлетворительный отклик тормозов, чтобы сохранить давление в тормозной магистрали. Резкое и существенное снижение давления, вызванное нарушением герметичности тормозной магистрали (например, разрывом шланга), разрывом состава и отсоединением воздушных шлангов, или перемещением машинистом автоматического тормозного клапана в аварийное положение, приведет к аварийному торможению. С другой стороны, медленная утечка, которая постепенно снижает давление в тормозной магистрали до нуля – ситуация, которая может возникнуть, если воздушный компрессор неисправен и, следовательно, не поддерживает давление в главном резервуаре – не вызовет аварийного торможения.

Улучшения

Электропневматические или EP тормоза – это тип воздушных тормозов, позволяющий осуществлять немедленное торможение по всему составу вместо последовательного. EP тормоза применяются в Великобритании с 1949 года, а также используются в немецких высокоскоростных поездах (в частности, ICE) с конца 1980-х годов; они подробно описаны в системе электропневматического торможения на британских железнодорожных поездах. По состоянию на 2005 год электропневматические тормоза испытывались в Северной Америке и Южной Африке на грузовых поездах, перевозящих руду и уголь. Пассажирские поезда уже давно используют трехпроводную версию электропневматического тормоза, обеспечивающую до семи уровней тормозного усилия. В Северной Америке компания Westinghouse Air Brake Company поставляла оборудование для высокоскоростного управления тормозами для нескольких обтекаемых пассажирских поездов, построенных после Второй мировой войны. Это было электрически управляемое дополнение к стандартному тормозному оборудованию пассажирских вагонов D 22 и локомотивов 24 RL. В стандартной схеме управляющий клапан устанавливал опорное давление в объеме, которое задавало давление в тормозном цилиндре через релейный клапан. В электрической схеме давление от второй магистрали прямого воздуха управляло релейным клапаном через двухходовой обратный клапан. Эта магистраль "прямого воздуха" заряжалась (из резервуаров на каждом вагоне) и сбрасывалась магнитными клапанами на каждом вагоне, управляемыми электрически трехопроводной линией, которая, в свою очередь, контролировалась электропневматическим главным контроллером в локомотиве управления. Этот контроллер сравнивал давление в магистрали прямого воздуха с давлением, подаваемым самозапирающейся частью клапана машиниста, подавая сигнал всем электромагнитным клапанам "применить" или "отпустить" в составе, чтобы открыться одновременно, изменяя давление в магистрали прямого воздуха гораздо быстрее и равномернее, чем при простой подаче воздуха непосредственно из локомотива. Релейный клапан был оснащен четырьмя диафрагмами, электромагнитными клапанами, электрическим контрольным оборудованием и датчиком скорости, установленным на оси, так что при превышении определенной скорости применялось полное тормозное усилие, а затем оно уменьшалось ступенями при достижении , обеспечивая плавную остановку поезда. Каждая ось также была оснащена антиблокировочной системой. Такая комбинация минимизировала тормозной путь, позволяя поддерживать более высокую скорость между остановками. Магистраль "прямого воздуха" (электропневматическая линия), антиблокировочная система и система регулирования скорости не зависели друг от друга, и любую или все эти опции можно было поставлять отдельно. В более поздних системах автоматический воздушный тормоз был заменен электрическим проводом, проложенным по кругу вокруг всего состава и требующим постоянной подачи электроэнергии для отжатых тормозов. В Великобритании он известен как "тормозной провод". Он проходит через различные "регуляторы" (переключатели, управляемые давлением воздуха), которые контролируют критически важные компоненты, такие как компрессоры, тормозные трубы и воздушные резервуары. Кроме того, в случае разделения состава провод будет разорван, что приведет к отключению всех двигателей и немедленному срабатыванию экстренного торможения на обеих частях поезда. Более поздние разработки – это электронно-управляемые пневматические тормоза, в которых тормоза всех вагонов и локомотивов соединены своего рода локальной сетью, позволяющей индивидуально управлять тормозами каждого вагона и получать информацию о работе тормозной системы каждого вагона.

Electro pneumatic or EP brakes are a type of air brake that allows for immediate application of brakes throughout the train instead of the sequential application. EP brakes have been in British practice since 1949 and also used in German high speed trains (most notably the ICE) since the late 1980s; they are fully described in Electro pneumatic brake system on British railway trains. as of 2005, electro pneumatic brakes were in testing in North America and South Africa on captive service ore and coal trains. Passenger trains have had for a long time a three wire version of the electro pneumatic brake, which gives up to seven levels of braking force. In North America, the Westinghouse Air Brake Company supplied high speed control brake equipment for several post World War II streamlined passenger trains. This was an electrically controlled overlay on conventional D 22 passenger and 24 RL locomotive brake equipment. On the conventional side, the control valve set a reference pressure in a volume, which set brake cylinder pressure via a relay valve. On the electric side, pressure from a second straight air trainline controlled the relay valve via a two way check valve. This "straight air" trainline was charged (from reservoirs on each car) and released by magnet valves on each car, controlled electrically by a three wire trainline, in turn controlled by an electro pneumatic master controller in the controlling locomotive. This controller compared the pressure in the straight air trainline with that supplied by a self lapping portion of the engineers valve, signaling all of the "apply" or "release" magnets valves in the train to open simultaneously, changing the pressure in the straight air trainline much more rapidly and evenly than possible by simply supplying air directly from the locomotive. The relay valve was equipped with four diaphragms, magnet valves, electric control equipment, and an axle mounted speed sensor, so that at speeds over full braking force was applied, and reduced in steps at , bringing the train to a gentle stop. Each axle was also equipped with anti lock brake equipment. The combination minimized braking distances, allowing more full speed running between stops. The straight air (electro pneumatic trainline), anti lock, and speed graduating portions of the system were not dependent on each other in any way, and any or all of these options could be supplied separately. Later systems replace the automatic air brake with an electrical wire which runs in a circle round the whole train and has to be kept energized to keep the brakes off. In the UK it is known as a train wire. It is routed through various "governors" (switches operated by air pressure) which monitor critical components such as compressors, brake pipes and air reservoirs. Also if the train divides the wire will be broken, ensuring that all motors are switched off and both portions of the train have an immediate emergency brake application. More recent innovations are electronically controlled pneumatic brakes where the brakes of all the wagons (cars) and locomotives are connected by a kind of local area network, which allows individual control of the brakes on each wagon, and the reporting back of performance of each wagon's brakes.

Ограничения

Система воздушных тормозов Вестингхауса очень надежна, но не безотказна. Резервуары вагонов перезаряжаются только тогда, когда давление в тормозной магистрали выше, чем давление в резервуаре. Полная перезарядка резервуаров длинного состава может потребовать значительного времени (в некоторых случаях от 8 до 10 минут), в течение которого давление в тормозной магистрали будет ниже, чем давление в резервуаре локомотива. Если тормоза необходимо применить до завершения перезарядки, для достижения требуемого тормозного усилия потребуется большее снижение давления в тормозной магистрали, поскольку система начинает работу с более низкой точки равновесия (меньшее общее давление). Если в короткий промежуток времени производится многократное снижение давления в тормозной магистрали ("игра с тормозом" в железнодорожном сленге), может наступить момент, когда давление в резервуарах вагонов сильно истощится, что приведет к значительному уменьшению силы поршня тормозного цилиндра и отказу тормозов. На спуске это приведет к неуправляемому движению. В случае потери торможения из-за истощения резервуаров, машинист может восстановить контроль с помощью экстренного торможения, поскольку экстренный отсек двойного резервуара каждого вагона должен быть полностью заряжен – он не подвержен влиянию обычных рабочих снижений давления. Тройные клапаны определяют экстренное снижение давления по скорости падения давления в тормозной магистрали. Поэтому, пока из тормозной магистрали можно быстро выпустить достаточное количество воздуха, тройной клапан каждого вагона приведет к экстренному торможению. Однако, если давление в тормозной магистрали слишком низкое из-за чрезмерного количества торможений, экстренное торможение не создаст достаточного потока воздуха для срабатывания тройных клапанов, лишая машиниста возможности остановить состав. Для предотвращения неуправляемого движения из-за потери тормозного давления можно использовать динамическое (реостатическое) торможение, чтобы локомотив(ы) помогали замедлить поезд. Часто используется комбинированное торможение – одновременное применение динамического и тормозов состава – для поддержания безопасной скорости и предотвращения растяжения сцепления на спусках. При этом необходимо соблюдать осторожность при отпускании рабочих и динамических тормозов, чтобы избежать повреждения сцепного оборудования из-за резкого вытягивания состава. Другим решением проблемы потери тормозного давления является двухтрубная система, установленная на большинстве пассажирских составов, тянутых локомотивами, и на многих грузовых вагонах. В дополнение к традиционной тормозной магистрали, эта система добавляет главную резервуарную магистраль, которая непрерывно заряжается воздухом непосредственно из главного резервуара локомотива. Главный резервуар – это место хранения производительности воздушного компрессора локомотива и, в конечном итоге, источник сжатого воздуха для всех систем, которые его используют. Поскольку главная резервуарная магистраль постоянно находится под давлением от локомотива, резервуары вагонов могут заряжаться независимо от тормозной магистрали, что достигается с помощью обратного клапана для предотвращения обратного потока в магистраль. Это помогает уменьшить описанные выше проблемы с потерей давления, а также сокращает время, необходимое для отпускания тормозов, поскольку тормозной магистрали нужно только перезарядиться. Давление в главной резервуарной магистрали также может использоваться для питания вспомогательных систем, таких как пневматические приводы дверей или пневматическая подвеска. Почти все пассажирские поезда (все в Великобритании и США) и многие грузовые поезда теперь оснащены двухтрубной системой.

The Westinghouse air brake system is very reliable but not infallible. The car reservoirs recharge only when the brake pipe pressure is higher than the reservoir pressure. Fully recharging the reservoirs on a long train can require considerable time (8 to 10 minutes in some cases), during which the brake pipe pressure will be lower than locomotive reservoir pressure. If the brakes must be applied before recharging has been completed, a larger brake pipe reduction will be required in order to achieve the desired amount of braking effort, as the system is starting out at a lower point of equilibrium (lower overall pressure). If many brake pipe reductions are made in short succession ("fanning the brake" in railroad slang), a point may be reached where car reservoir pressure will be severely depleted, resulting in substantially reduced brake cylinder piston force, causing the brakes to fail. On a descending grade, the result will be a runaway. In the event of a loss of braking due to reservoir depletion, the engine driver may be able to regain control with an emergency brake application, as the emergency portion of each car's dual compartment reservoir should be fully charged—it is not affected by normal service reductions. The triple valves detect an emergency reduction based on the rate of brake pipe pressure reduction. Therefore, as long as a sufficient volume of air can be rapidly vented from the brake pipe, each car's triple valve will cause an emergency brake application. However, if the brake pipe pressure is too low due to an excessive number of brake applications, an emergency application will not produce a large enough volume of air flow to trip the triple valves, leaving the engine driver with no means to stop the train. To prevent a runaway due to loss of brake pressure, dynamic (rheostatic) braking can be utilized so the locomotive(s) will assist in retarding the train. Often, blended braking, the simultaneous application of dynamic and train brakes, will be used to maintain a safe speed and keep the slack bunched on descending grades. Care would then be given when releasing the service and dynamic brakes to prevent draw gear damage caused by a sudden run out of the train's slack. Another solution to loss of brake pressure is the two pipe system, fitted on most locomotive hauled passenger stock and many freight wagons. In addition to the traditional brake pipe, this enhancement adds the main reservoir pipe, which is continuously charged with air directly from the locomotive's main reservoir. The main reservoir is where the locomotive's air compressor output is stored, and is ultimately the source of compressed air for all systems that use it. Since the main reservoir pipe is kept constantly pressurized by the locomotive, the car reservoirs can be charged independently of the brake pipe, this being accomplished via a check valve to prevent backfeeding into the pipe. This arrangement helps to reduce the above described pressure loss problems, and also reduces the time required for the brakes to release, since the brake pipe only has to recharge itself. Main reservoir pipe pressure can also be used to supply air for auxiliary systems such as pneumatic door operators or air suspension. Nearly all passenger trains (all in the UK and USA), and many freights, now have the two pipe system.

Аварии

На обоих концах каждого вагона установлены угловые краны. Эти краны перекрывают подачу воздуха в тормозную магистраль и стравливают воздух из соединительных шлангов при отцепке вагонов. Воздушный тормоз функционирует только при открытых угловых кранах, за исключением кранов на локомотиве и в конце состава. Воздушный тормоз может выйти из строя, если один из угловых кранов случайно закрыт. В этом случае тормоза вагонов, расположенных за закрытым краном, не будут реагировать на команду машиниста. Это произошло в 1953 году при крушении поезда Pennsylvania Railroad, в котором участвовал Federal Express – пассажирский поезд Pennsylvania Railroad, ставший неуправляемым при приближении к вокзалу Юнион в Вашингтоне, в результате чего поезд врезался в пассажирский зал и провалился сквозь пол. Подобным образом, в железнодорожной аварии на станции Гар де Лион, машинисты случайно закрыли кран, что привело к снижению тормозной силы. Существует ряд мер предосторожности, которые обычно принимаются для предотвращения подобных аварий. Железнодорожные компании используют строгие, утвержденные правительством процедуры для проверки систем воздушного тормоза при формировании поездов на сортировочной станции или при присоединении вагонов в пути. Эти процедуры обычно включают в себя соединение тормозных шлангов, зарядку тормозной системы, установку тормозов и ручную проверку вагонов для подтверждения срабатывания тормозов, а затем отпуск тормозов и ручную проверку вагонов для подтверждения их отпуска. Особое внимание обычно уделяется последнему вагону поезда, либо путем ручной проверки, либо с помощью автоматического устройства на конце состава, для обеспечения целостности тормозной магистрали на всем протяжении поезда. Если целостность тормозной магистрали сохранена, отказ тормозов срабатывать или отпускать на одном или нескольких вагонах указывает на неисправность тройных клапанов этих вагонов. В зависимости от места проведения проверки тормозов, доступных ремонтных мощностей и правил, регулирующих допустимое количество неисправных тормозов в составе, вагон может быть отправлен на ремонт или доставлен до ближайшего терминала, где его можно отремонтировать. Другой тип аварии может произойти, если неисправность в системе воздушного тормоза (например, повреждение тормозного шланга) приведет к неожиданному срабатыванию тормозов. Примером этой проблемы является авария, приведшая к гибели Джона Лютера "Кейси" Джонса 30 апреля 1900 года на главной линии Illinois Central Railroad возле Вона, штат Миссисипи.

At both ends of each car, there are angle cocks fitted. These valves cut off the air from the train line and vent the coupling hoses for uncoupling cars. The air brake only operates if the angle cocks are open except the ones at the front of the locomotive and at the end of the train. The air brake can fail if one of the angle cocks is accidentally closed. In this case, the brakes on the wagons behind the closed cock will fail to respond to the driver's command. This happened in the 1953 Pennsylvania Railroad train wreck involving the Federal Express, a Pennsylvania Railroad passenger train which became a runaway while heading into Washington DC's Union Station, causing the train to crash into the passenger concourse and fall through the floor. Similarly, in the Gare de Lyon rail accident, a valve was accidentally closed by the crew, reducing braking power. There are a number of safeguards that are usually taken to prevent this sort of accident from happening. Railroads have strict government approved procedures for testing the air brake systems when making up trains in a yard or picking up cars en route. These generally involve connecting the air brake hoses, charging up the brake system, setting the brakes and manually inspecting the cars to ensure the brakes are applied, and then releasing the brakes and manually inspecting the cars to ensure the brakes are released. Particular attention is usually paid to the rearmost car of the train, either by manual inspection or via an automated end of train device, to ensure that brake pipe continuity exists throughout the entire train. When brake pipe continuity exists throughout the train, failure of the brakes to apply or release on one or more cars is an indication that the cars' triple valves are malfunctioning. Depending on the location of the air test, the repair facilities available, and regulations governing the number of inoperative brakes permitted in a train, the car may be set out for repair or taken to the next terminal where it can be repaired. A different kind of accident can occur if a malfunction in the air brake system (such as a broken air brake hose) causes the air brakes to engage unexpectedly. An example of this problem can be seen in the accident that caused the death of John Luther "Casey" Jones on 30 April 1900 on the Illinois Central Railroad main line at Vaughan, Mississippi.

Стандартизация

Современный пневматический тормоз не идентичен первоначальному, поскольку в конструкцию тройного клапана были внесены небольшие изменения, которые не полностью совместимы между различными версиями и поэтому должны внедряться постепенно. Тем не менее, базовые пневматические тормоза, используемые на железных дорогах во всем мире, обладают удивительной совместимостью.

Вакуумные тормоза

Основным конкурентом воздушного тормоза является вакуумный тормоз, работающий на отрицательном давлении. Вакуумный тормоз несколько проще воздушного. Вместо воздушного компрессора паровые двигатели используют эжектор без движущихся частей, а дизельные или электрические локомотивы – механический или электрический вытяжной вентилятор. Отключающие краны на концах вагонов не требуются, так как свободные шланги присасываются к монтажному блоку. Однако максимальное давление в вакуумной системе ограничено атмосферным давлением, поэтому всё оборудование должно быть значительно больше и тяжелее для компенсации. Этот недостаток усугубляется на больших высотах. Вакуумный тормоз также значительно медленнее в применении и отпуске, что требует от машиниста большего мастерства и предугадывания. В отличие от него, вакуумный тормоз изначально обладал преимуществом в виде возможности плавного отпуска, в то время как автоматический воздушный тормоз системы Вестингауза первоначально был доступен только в варианте прямого отпуска, который до сих пор широко используется в грузовых перевозках. Главный недостаток вакуумных тормозов – сложность обнаружения утечек. В системе с положительным давлением утечка быстро обнаруживается из-за выходящего сжатого воздуха. Найти вакуумную утечку сложнее, хотя её и легче устранить, поскольку кусок резины (например) можно просто обвязать вокруг утечки, и вакуум будет надёжно его удерживать. Электровакуумные тормоза успешно применялись на южноафриканских электропоездах. Несмотря на необходимость использования более крупного и тяжёлого оборудования, как было указано выше, их эффективность приближалась к современным электропневматическим тормозам. Однако их повторное использование не последовало.