踏面ブレーキ

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東京地下鉄6000系の両抱き式踏面ブレーキ

踏面ブレーキ（とうめんブレーキ）とは、鉄道車両の車輪のレールと接する面（踏面）に摩擦材を押し付けて減速させる制動方式。近年は構造を簡素化したユニットブレーキと呼ばれるものが使用されている。

鉄道車両のもっとも初期から使われたブレーキで、木製、鋳鉄製、レジン製などの制輪子（ブレーキシュー）と呼ばれるものを人力、空気圧などで踏面に押しつける。

踏面の汚れや異物などを排除して最大粘着力を向上できる利点がある。また、制動力以外の利点として、踏面のよごれが少ないため軌道回路に及ぼす悪影響が少ない。半面、車輪とレールとの粘着以上には制動力は出せない、摩擦により踏面が摩耗し車輪の寿命が短くなるなどの欠点がある。

ディスクブレーキやレールブレーキ、電気ブレーキなど、踏面ブレーキの欠点を改善する制動方式が開発されているが、現在でももっとも基本的なものとして多くの車両に装備されている。

[編集] 種類

東急8500系車両の片押し式踏面ブレーキ

制輪子の素材によっていくつかの種類が存在する。

• （普通）鋳鉄制輪子

初期の頃から広く使われている制輪子。後に登場する特殊素材を使用した制輪子と区別して先頭に"普通"をつけるケースがある。

速度によって摩擦力に差が生じ、停車直前になってブレーキ力が上昇する。列車を停車させる際にブレーキ力を弱める理由としてはこの現象が一つに挙げられる。

• レジン制輪子

鋳鉄に合成樹脂などを添加した制輪子。先述の鋳鉄制輪子と比べて摩擦係数は若干低くなるものの、速度による摩擦力はほぼ一定となるため、電気ブレーキとの連携がよく、自動運転とも組み合わせやすいほか、制輪子自体の質量を軽くすることが出来る。一方で、車輪の踏面が鏡面のように磨き上げられるため、粘着力が不足し、空転や空走が起こりやすくなり、車輪にフラットが生じやすくなる傾向がある。また、レール上面が錆びていたり汚れている場合、導電性が悪くなり、軌道回路が形成されなくなり、信号が誤作動を起こすことがある。そのため２両編成以下の短編成で運行する車両はあえて鋳鉄制輪子を使用する場合がある。これらの欠点をカバーするため、レジンの中に鋳鉄のブロックを埋め込んだ制輪子も作られており、「増粘着制輪子」等と呼ばれる。

• 特殊鋳鉄制輪子

鋳鉄にリン・マンガン・モリブデンを添加した制輪子。普通鋳鉄制輪子よりも摩擦係数が大きく、制動距離を縮めることが出来るため、一部事業者では高速運転を行う車両に用いられる。

[編集] 機構

東京地下鉄6000系の両抱き踏面ブレーキ式台車、FS378形

同一構造で片押し式踏面ブレーキとした台車、FS523形。台車全体が小形化されている

機構の相違いから両抱き式踏面ブレーキ（クラスプブレーキ）と片押し式踏面ブレーキ（シングルブレーキ）の2種類がある。

両抱き式は、片方の車輪に対し、2つの制輪子を使用して制動させるものである。

特に電気ブレーキがない時代には制輪子だけで車両を制動させるため、片押し式よりも制輪子の減りが遅いという利点があった。ただし、片押し式と比べて、機構が複雑化し、部品点数が増える、制輪子の数が多いため保守に手間がかかる。また、台車全体が大形化し、重量が増えるという欠点がある。

片押し式は、片方の車輪に対し、1つの制輪子を使用して制動させるものである。

両抱き式よりも構造が簡単で軽量化が図れる利点がある。電気ブレーキの発達で、両抱き式を採用してきた事業者でも、片押し式採用に変更する事業者もあった。

ただし、片押し式は軸箱案内装置が軸箱守式や円筒案内式など、摩擦摺動面で案内する方式の場合、ブレーキ使用時に摺動面が押しつけられて拘束され、乗り心地が悪くなる事があるので、あえて避けることもある。

なお、片押し式は次に述べるユニットブレーキと呼ばれるものへ改良がされている。

[編集] ユニットブレーキ

ユニットブレーキとはブレーキシリンダと制輪子の取り付け部が一体となった片押し踏面式ブレーキのことである。

この方式はブレーキシリンダ、てこ、シューヘッドなどの機構を一体化することで構造の簡素化、小形化、軽量化などを図れるという利点がある。機能的には（ユニット形の）片押し式踏面ブレーキであるが、単にユニットブレーキと呼ばれる。

さらにブレーキシューが減った場合でも自動で車輪と踏面（制輪子）との隙間を一定に保つ「自動隙間調整機構」があり、この調整が不要となることで保守の容易化が図れる。

採用の早いものでは1988年に営団地下鉄（現・東京地下鉄）が日比谷線用03系・東西線用の05系で採用をしている。また、採用を見送っていた私鉄でも2000年代以降に製造された通勤形車両ではこのブレーキシステムを採用している車両が多い。

最新型の電気機関車（EH200形）や貨車のコキ107形、コキ200形などでも採用されている。

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