Những chiếc xe container có khối lượng rất lớn nên khi đang chạy ở tốc độ cao, muốn dừng lại hoàn toàn chúng thường phải mất một quãng đường khá lớn.
Tại sao xe tải nặng, xe container dùng phanh khí nén?
Động cơ xe tải đầu kéo có kích thước lớn hơn khoảng 60 lần những động cơ xe hơi thông thường, công suất của chúng thường lên tới 400-600 mã lực với momen xoắn cực đại có thể lên tới hàng ngàn Nm. Ngoài ra, những động cơ này được thiết kế có thể hoạt động được khoảng 1,6 triệu km trước khi nghỉ hưu, thậm chí chúng có thể chạy liên tục không ngừng nghỉ trừ khi bạn muốn bảo dưỡng hay thay dầu.
Hiện trường vụ tai nạn xe container đâm 20 xe máy tại Long An - Ảnh: Người Đưa Tin |
Các xe tải đầu kéo có trọng lượng khoảng 18-20 tấn (chưa tính hàng hóa) sẽ phải đi thêm một quãng dài hơn 40% so với xe hơi thông thường trước khi chúng có thể dừng lại hẳn, điều này khiến những chiếc xe như vậy đi với tốc độ cao thực sự là một mối nguy hiểm chết người nếu không thể dừng lại kịp thời, ví dụ như vụ xe container gây ra vụ tai nạn kinh hoàng khi tông hơn 20 xe máy dừng đèn đỏ chiều 2/1/2018 tại ngã tư gần cầu Bến Lức (Long An) khiến nhiều người thương vong.
Các xe đầu kéo, xe buýt và tàu hỏa đều sử dụng phanh khí nén mà không lựa chọn phanh thủy lực bởi khi có hiện tượng rò rỉ, dầu phanh có thể bị chảy hết khỏi hệ thống hãm, còn phanh khí nén không bị như vậy. Mặt khác, các phương tiện vận tải hạng nặng (cả người và hàng hóa) yêu cầu về độ an toàn rất cao. Một đoàn tàu với tải trọng hàng nghìn tấn hàng hóa, hàng trăm hành khách, với động năng lớn, tốc độ cao, sẽ cực kỳ nguy hiểm khi dầu phanh bị rò rỉ.
Phanh khí sử dụng khí nén trực tiếp, tức là sử dụng một máy nén khí được kết nối với trục khuỷu qua hệ thống ròng rọc hoặc trực tiếp từ bánh răng, sau đó hút khí và nén vào bình áp suất. Khi lái xe nhấn phanh, các đường ống được nạp đầy khí nén để ép các má phanh.
Nguồn gốc của hệ thống phanh đặc biệt này bắt đầu từ năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse đã sáng chế ra hệ thống phanh khí nén sử dụng van ba ngả đầu tiên.
Van 3 ngả có 3 cửa nối với 3 đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xi lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ.
Như vậy, một hệ thống "van 3 ngả" sẽ thực hiện các chức năng sau:
- Nạp khí: hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh; nghĩa là khi xe tải hay container không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp (thông thường là 120psi) thì cơ cấu phanh mới thôi tác dụng, xe sẵn sàng khởi hành.
- Hãm phanh: khi lái xe đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Khi lượng khí trong hệ thống giảm thì "van 3 ngả" sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, cơ cấu hãm sẽ thực hiện chức năng phanh.
- Nhả phanh: sau khi thực hiện tác dụng phanh, một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh.
Nguyên lý hoạt động của phanh khí nén - Ảnh: Cartimes |
Thay vì dùng lực cơ học hay áp suất khí nén trực tiếp để tác dụng phanh giống như phanh thủy lực hiện nay, George Westinghouse sử dụng một bình chứa luôn được cung cấp đầy khí nén ở áp suất công tác để nhả phanh. Nói cách khác, chế độ phanh trong hệ thống "van 3 ngả" luôn được duy trì hoàn toàn cho đến khi có một lượng khí nén bị đẩy ra ngoài không khí.
Điểm an toàn nhất ở đây là giả sử toàn bộ khí nén bị rò rỉ hết ra ngoài thì mặc nhiên cơ cấu phanh sẽ được kích hoạt một cách tự động và cả chiếc xe tải sẽ được hãm lại nên ít xảy ra trường hợp được gọi là mất phanh. Trong khi đó, nếu sử dụng phanh thủy lực, khi dầu phanh bị rò rỉ hết ra ngoài thì thực sự là một thảm họa – Đó là hiện tượng mất phanh.
Xe container cần quãng đường bao nhiêu để phanh dừng?
Thông thường, những chiếc xe đầu kéo có khối lượng rất lớn (kể cả khi chạy không tải) nên khi ở tốc độ cao chúng thường mất một quãng đường khá lớn để có thể dừng lại hoàn toàn, do nguyên lý của lực quán tính. Hệ thống phanh khí xả sẽ hỗ trợ cho hệ thống khí nén trong việc kìm hãm quá trình đi lên của piston trong kì xả lực, từ đó cản trở chuyển động của động cơ tăng lên, chính lực cản này sẽ làm cho tốc độ của xe bị chậm lại, cùng với cơ chế hãm của phanh khí nén giúp xe có thể dừng lại một cách an toàn hơn.
Trên mặt đường khô ráo, một xe tải chạy ở tốc độ 60 km/h cần 81 m để phanh dừng, trong khi xe con chỉ mất 32 m. Ở tốc độ 100 km/h, quãng đường với xe container phanh dừng là 185 m, của xe con là 76 m.
Quỳnh Chi (T/h)
