真空ブレーキ
真空ブレーキ(しんくうブレーキ)は、鉄道のブレーキの一種で、ブレーキピストンを真空と大気圧の差で駆動するものである。1874年に最初に導入された。自動真空ブレーキシステムはイギリスの列車の設備として普遍的なものとなり、またイギリスの技術的影響を受けた国でも普及した。アメリカ合衆国の、主に狭軌の鉄道でも、しばらくの間採用された。
ただしいくつかの重要な制約があることから、イギリスでは1970年代から圧縮空気を利用した空気ブレーキに次第に置き換えられていった。世界中で真空ブレーキは空気ブレーキに置き換えられて廃れかかっているが、それでも南アフリカやインドなど一部の国では使われ続けている。
自動真空ブレーキには列車の全長に渡って引き通されたブレーキ管がある。通常の列車走行時にはブレーキ管の中は真空になっており、ブレーキは緩められている。ブレーキ管の中に空気が入ってくると、空気圧が各車両のブレーキシリンダーの中のピストンを駆動する。ピストンの反対側には真空が残っているので、その差の力がピストンに働く。機械的なリンク機構によりこの力が制輪子に伝わり、車輪の踏面に押し当てられて摩擦によりブレーキ力が得られる。
この仕組みを実現するための構成部品は以下のとおりである。
アメリカ合衆国(アメリカ)や大陸ヨーロッパ諸国では、初期には真空ブレーキの導入が図られた例もあったものの、いずれも後にジョージ・ウェスティングハウスの開発した空気ブレーキシステムへと移行している。
特にアメリカは空気ブレーキの開発国であり、1893年に公布された連邦法で通常の鉄道車両における自動連結器およびこの新型ブレーキの搭載が義務づけられたため、以後、アメリカでの真空ブレーキの採用例は事実上皆無となる。
空気ブレーキは、高い圧力の圧縮空気と大気圧の差でブレーキピストンを駆動する仕組みである。真空ブレーキでは気圧差は最大でも1 気圧にしかならないが、空気ブレーキはブレーキ管内の圧力を上げればその何倍もの圧力で動作させることができる。これにより小さなブレーキシリンダーでも同等、またはより高いブレーキ力を発揮できた。また、機関士の操作に対する応答性に優れ、さらに自動空気ブレーキでは三動弁と呼ばれる特殊な弁装置を使用することで列車分離事故などの際にフェイルセーフ性が確保されるなど、真空ブレーキと比べていくつかの重要な利点があった。
しかしながら空気ブレーキでは圧縮空気の供給源として空気圧縮機の搭載が必要で、さらには連続動作や非常時の動作のために一旦圧縮空気を蓄積するエアータンクも搭載せねばならず、真空ブレーキと比較してどうしても構造や配管が複雑なものとならざるをえない。
蒸気機関車の場合、空気圧縮には往復動(レシプロ)式の蒸気圧駆動による空気圧縮機が搭載されるが、保安上重要な機器であることから通常の場合、これは故障時の冗長性確保の意味を含めて複数の装置をまとめたものが搭載されるため、装置全体の容積が大きくなることは不可避であった。