自動空気ブレーキ(じどうくうきブレーキ)は、鉄道車両で使用される空気ブレーキ方式の一つである。用いる空気圧指令式のブレーキ方式である。無電源で制御可能であり、列車分離時に編成各車に自動的にブレーキがかかることから「自動空気ブレーキ」と命名された。従前の編成指令用の空気ブレーキは直通空気ブレーキや蒸気ブレーキや真空ブレーキであった。直通ブレーキはブレーキ管の損傷や外れ、列車分離が起こってブレーキ管から空気が抜けた場合に車輪へのブレーキ力も抜け、ノーブレーキになるという大きな欠点がある。それを改善するためにアメリカのジョージ・ウェスティングハウスが考えたフェイルセーフな方式がこの自動空気ブレーキであり、現在、世界の鉄道の客貨車や電車の常用ブレーキとして最も広く普及している標準的な空気ブレーキ方式である。2017年現在、日本においては新規に製造される電車の常用ブレーキとしては採用されることはまずないものの、非常ブレーキにはこの自動空気ブレーキの原理が用いられているものが一般的である。いう)を用いた点にある。ブレーキ時にブレーキ管圧力を減圧する。ブレーキ制御弁を介し、制御対象であるブレーキシリンダに対して圧縮空気を込める、というものである。ブレーキ作用としては、常用ブレーキの空走時間(無効時間)短縮用に急ブレーキ作用、非常ブレーキ用に急動作用がある。この方式では、指令に用いるブレーキ管を通じて常時空気圧を各車の三動弁へ供給し、各車両に設置された補助空気溜(常用ブレーキ用)および付加空気溜(非常ブレーキ用)と呼ばれる空気タンクに蓄圧してこれをブレーキシリンダ駆動の動力源として用いている。1系統で動力供給源も兼ね、さらに常時加圧していることで圧力低下を列車分離等の非常時の検出に用い、加圧空気が抜けたときにはブレーキがかかるフェイルセーフをも実現するという、極めて合理的かつ巧妙な機構を実現している。ブレーキ弁で直接ブレーキ管の圧力を制御した場合、「常用ブレーキ」位置に置いた時間が同じでも、編成長によりブレーキ管圧の下がり方に差が出てしまう。それを補うため、実際の車両ではブレーキ弁に釣り合い空気溜が併設されており、ブレーキ弁で釣り合い空気溜を減圧する。釣り合い空気溜は容積が一定なので、ブレーキ弁を操作する時間と圧力の下がり方の関係が編成長に影響されにくい。ブレーキ管圧は釣り合いピストンの上下に伴う吐出弁の開閉によって釣り合い空気溜と同じ圧力になるよう制御される。Pipe:MRPあるいはMR管などと略称する)と呼ばれる空気圧供給専用の配管を編成全体に引き通しすことで、頻繁なブレーキ操作に伴うブレーキ力の低下を阻止することも可能である。この方式は機関車に牽引される客車や貨車よりも加減速の機会の多い電車や気動車と、高速運転を行う客貨車に用いられる[1]。自動ブレーキ弁[編集]EF65電気機関車とホキ800形との連結部分、自動ブレーキ管ホースが連結されている。空気圧が込められている時、編成車両のブレーキシリンダーの圧力はゼロとなる。運転席にある自動ブレーキ弁(自弁)の操作によりブレーキ管の空気圧を増減させることによって編成車両のブレーキシリンダーの圧力を操作する。機関車において自動ブレーキを制御するためには、運転席にある自動ブレーキ弁(自弁)を使用する。自弁には「緩め」「運転」「保ち」「抜取」「重なり」「常用ブレーキ」「非常ブレーキ」の各位置があり、運転士がこの位置を変えることでブレーキを取り扱う。自動ブレーキ弁の代表例としては機関車用のK14・KE14[2]と電車用のM23・M24[3]の2系列が挙げられる。これらはいずれもオリジナルはWABCOの設計であり、日本ではライセンス供与先である三菱電機と日本エヤーブレーキ(現・ナブテスコの前身)の2社によって大量に供給された。ブレーキ弁の操作位置は以下の7位置がある。緩め元空気溜の圧縮空気(主に890kPa≒9kgf/cm2)を直接ブレーキ管および釣り合い空気溜に込める位置である。列車のブレーキを急速に緩める時やブレーキ管の貫通確認に使用する。運転中は常にこの位置に自弁を置き、被牽引車両に圧縮空気を込めている。機関車のブレーキが緩むのは自弁が「運転」位置であることに加え、単弁(単独ブレーキ弁)も「運転」位置であることが必要である。保ち機関車のブレーキを保ったままブレーキ管に圧縮空気を込めて被牽引車両のブレーキを緩める位置である。下り坂において機関車のブレーキを残して速度を抑えながら走行する時や、ブレーキ緩解時の衝動を無くすために使用される。抜取(ぬきとり)ブレーキハンドルを着脱するための位置である。車輛によっては重なり位置を抜取位置と共用するものもある。重なりブレーキ管の圧力を保持するための位置である。ブレーキ管の減圧も増圧も行わない。「常用ブレーキ」位置により減圧後、この位置に置く。車両間のブレーキ管のつなぎ目からわずかに空気がもれるため、実際には少しずつブレーキが強くなる。これを防ぐ為の方法として補給制動がある。常用ブレーキブレーキ管の空気を大気中に排出して管内圧力を低下させ、被牽引車両にブレーキを作用させる位置である。この位置に置く時間によって減圧量、すなわちブレーキ力が変わってくる。非常ブレーキブレーキ管の圧力を急激に大気へ排出することで、被牽引車両に非常ブレーキを作用させる位置である。停止しなければならない状況が発生した時に使用する。M三動弁やA動作弁などの場合は、通常の補助空気溜からの空気圧供給に加え、付加空気溜に蓄えられた空気圧をバイパス弁経由でブレーキシリンダーに送り込むことで常用ブレーキよりも大きな力でブレーキを動作させるようになっている。ブレーキ管圧力を一気に放出するため「シャーッ」という大きな音がする。当然ながら常用ブレーキ使用時に比べてブレーキ管の内圧は大きく降下するため、緩解のための加圧には非常に時間がかかる。ブレーキ制御弁[編集]このブレーキ方式に用いる主な構成部品として、ブレーキ制御弁がある。大別して二圧力式制御弁と三圧力式制御弁の2種が存在し、前者から後者へと徐々に移行が進んだ。JR北海道ホキ800形の自動空気ブレーキ装置周辺。左側の支持架で吊られた円筒が空気溜、その手前側の赤いコックが付いた部品がK三動弁、そして右側の梯子の奥に見える円筒形の部品がブレーキシリンダーである。Kブレーキでもこのようにブレーキシリンダーと三動弁周辺が分離されたタイプをKDブレーキと称する。いパイプの真下に置かれた小さく三菱のロゴの入った円筒形の部品が、このシステムの心臓部となるM三動弁である。二圧力式制御弁[編集]二圧力式制御弁の多くは自動空気ブレーキそのものの発明者であるジョージ・ウェスティングハウスが興したアメリカ・ウェスティングハウス・エア・ブレーキ社(WABCO、現ワブテック社)の手によって開発されたものである。30年に渡る試行錯誤を経てシステムとして確立された客車用のP弁、貨車用のK弁を出発点として、電車用のM弁、客車・電車の長大編成・高速化に対応したU自在弁など目的に応じて様々な派生モデルが同社の手で生み出され、これらは真空ブレーキに長く固執したイギリスを除く世界各国に広く普及した。WABCOによって開発された代表的な自動空気ブレーキ用二圧力式ブレーキ制御弁は下記の通り。