Urządzenia hamulcowe w pojazdach szynowych używane są do zatrzymania, redukcji prędkości, nagłego zatrzymania w sytuacjach awaryjnych lub do utrzymania pojazdu w stanie spoczynku.
Istnieje wiele różnych rozwiązań układów hamowania i hamulców:

• ręczne, pneumatyczne, elektryczne,

• zespolone lub indywidualne,

• samoczynne lub niesamoczynne.

   W Polsce stosuje się przede wszystkim hamulce pneumatyczne, w których medium roboczym jest sprężone powietrze. Głównymi zaletami takiego rozwiązania jest odporność na nieszczelności i możliwość wywarcia dużej siły hamowania. Ponadto używane są hamulce elektromagnetyczne, hamowanie silnikiem w pojazdach trakcyjnych, retardery w przekładniah hydraulicznych, hamulce elektropneumatyczne itd.

   Hamulce pneumatyczne są w zdecydowanej większości przypadków hamulcami zespolonymi, co oznacza że można sterować wszystkimi hamulcami w pociągu z jednego miejsca (kabiny maszynisty). Cały układ hamulcowy składa się z:

• zaworu maszynisty,
• zbiornika głównego,
• sprężarki,
• przewodu głównego biegnącego wzdłuż całego pociągu,
• zbiorników pomocniczych na wagonach,
• zaworów rozrządczych,
• zbiorników pomocniczych,
• cylindrów hamulcowych.

   Oprócz tego istnieje szereg elementów współpracujących i sterujących pracą hamulca. Są to między innymi elementy elektroniczne - mikroprocesorowe sterowniki układu pneumatycznego i układu hamowania. Ponadto instalowane są w pojeździe czujniki ciścienia i czujniki siły hamowania, celem dostarczenia odpowiednich danych wejściowych do urządzeń sterujących pracą układu hamulcowego.

   Podczas hamowania maszynista zmniejsza ciśnienie w przewodzie głównym, powodując rozejście się tzw. fali hamowania przez wszystkie wagony. Zmniejszenie ciśnienia uruchamia mechanizm zaworów rozrządczych, które odpowiednio przełączają dopływ powietrza do cylindrów hamulcowych ze zbiorników pomocniczych. Gdy ciśnienie wzrasta zbiorniki pomocnicze na wagonach są odcinane od cylindrów hamulcowych i ładowane powietrzem z przewodu głównego.

Jak widać, przewód główny ma dwie funkcje:

1) napełnianie sprężonym powietrzem zbiorników pomocniczych

2) przenoszenie informacji o rozpoczęciu hamowania i odhamowania do zaworów rozrządczych.

   Układ hamulcowy pociągu działa w sposób inwersyjny – spadek ciśnienia w przewodzie głównym powoduje hamowanie pociągu, a wzrost ciśnienia jego odhamowanie. Jest to istotne ze względów bezpieczeństwa, gdyż zerwanie przewodu hamulcowego spowoduje samoczynne zahamowanie składu. Nie jest więc możliwa sytuacja, że zerwany ze składu wagon kontynuuje bieg siłą bezwładności. W rzeczywistości, jeśli układ hamulcowy wagonu działa sprawnie, wagon taki szybko się zatrzyma.

Schemat instalacji pneumatycznej pociągu złożonego z lokomotywy, wagonu osobowego i towarowego

  Jak widać na powyższym rysunku, przewód główny przechodzi przez całą długość składu pociągu. Poszczególne odcinki tego przewodu powietrznego znajdują się pod podłogą wagonu i łączone są sprzęgami pneumatycznymi. Przed sprzęgiem znajduje się zawór końcowy, który zabezpiecza przed upustem powietrza w ostatnim wagonie.
   Powietrze do przewodu głównego i dalej do cylindrów hamulcowych jest dostarczane przez sprężarkę zainstalowaną na pojeździe trakcyjnym. Obecnie są to głównie sprężarki wirowe przepływowe. Dawniej używano sprężarek tłokowych, dosyć mało wydajnych i hałaśliwych. Są one cały czas używane w jednostkach trakcyjnych EN57, co można poznać po charakterystycznym odgłosie ich pracy.
   Zawór rozrządczy (więcej o nim tutaj) spełnia przede wszystkim rolę urządzenia przełączającego przepływ powietrza między zbiornikiem pomocniczym na wagonie i cylindrem hamulcowym. Zbiornik sterujący ma za zadanie zgromadzić pewną dodatkową ilość powietrza w celu zapewnienia niewyczerpalności hamulca. Dzięki temu nie dochodzi do niebezpiecznej sytuacji zużycia całego powietrza ze zbiornika pomocniczego podczas hamowania, co skutkowałoby niemożnością wyhamowania pociągu.

   Sygnał hamowania jest inicjowany przez maszynistę z kabiny, poprzez obrót dźwigni zaworu maszynisty. W każdej lokomotywie i w każdej kabinie zainstalowany jest jeden zawór główny (zawór maszynisty) i jeden zawór pomocniczy. Zawór pomocniczy służy jedynie do hamowania lokomotywy, natomiast zawór główny umożliwia sterowanie hamowaniem całego składu.

Zawór maszynisty (większy) i zawór pomocniczy (mniejszy) na lokomotywie M62 ("Gagarin")

   Zawór maszynisty pozwala na zastosowanie kilku stopni hamowania. Najpierw następuje hamowanie normalne (płynny ruch dźwigni), dalej - hamowanie pogłębione i w końcu hamowanie nagłe (awaryjne). Hamowanie nagłe wymaga przestawienia specjalnego kołka (w celu zapobierzenia przypadkowemu użyciu) i powoduje ono całkowite spuszczenie powietrza z przewodu głównego.

   Obecnie coraz częściej wykorzystuje się układy elektropneumatyczne. Jest to układ hamulca pneumatycznego ze sterowaniem elektrycznym. Impuls elektryczny powoduje zadziałanie zaworów elektropneumatycznych sterujących zadziałaniem cylndrów hamulcowych na wagonach. Zaletą takiego rozwiązania jest znaczne przyspieszenie szybkości zadziałania hamulca. W przypadku klasycznego hamulca pneumatycznego jest ona ograniczona prędkością rozchodzenia się fali hamowania. W przypadku układu elektropneumatycznego tem problem w zasadzie nie występuje.