مكابح الفراغ

نظام الفرامل الفراغية هو نظام كبح يُستخدم في القطارات ، وقد طُرح في منتصف ستينيات القرن التاسع عشر. وأصبح نظام الفرامل الفراغية الأوتوماتيكي ، وهو أحد أنواعه، شبه مُستخدم في جميع القطارات البريطانية تقريبًا، وكذلك في الدول التي تأثرت بالممارسة البريطانية. كما حظيت الفرامل الفراغية بفترة وجيزة من الاستخدام في الولايات المتحدة، وخاصةً في خطوط السكك الحديدية الضيقة . إلا أن محدوديتها دفعت إلى استبدالها تدريجيًا بأنظمة الهواء المضغوط ، بدءًا من المملكة المتحدة في سبعينيات القرن العشرين. أما الآن، فقد أصبح نظام الفرامل الفراغية قديمًا، ولا يُستخدم على نطاق واسع في أي مكان في العالم، باستثناء جنوب إفريقيا ، حيث حلت محله إلى حد كبير فرامل الهواء .

في بدايات السكك الحديدية، كانت القطارات تُبطئ أو تُوقف باستخدام مكابح يدوية على القاطرة وعربات المكابح في القطار، ولاحقًا باستخدام مكابح تعمل بالبخار على القاطرات. كان هذا النظام غير مُرضٍ، نظرًا لبطء الاستجابة وعدم موثوقيتها (إذ كان كل مكبح يُفعّل بشكل منفصل من قِبل أحد أفراد طاقم القطار استجابةً لإشارات السائق، والتي قد لا تُلاحظ لأسباب عديدة، وبالتتابع بالضرورة بدلًا من تفعيلها جميعًا في وقت واحد عندما يكون عدد المكابح أكبر من عدد أفراد الطاقم، مما يجعل الكبح الطارئ غير دقيق للغاية)، فضلًا عن محدودية قوة الكبح المتاحة (إذ كانت معظم عربات القطار غير مزودة بمكابح، وتعتمد قوة جميع المكابح باستثناء مكابح القاطرة على قوة ذراع أحد أفراد الطاقم على مقبض لولبي). لم تُقدم التقنية المتوفرة آنذاك أي تحسين. طُوّر نظام كبح بالسلسلة، يتطلب ربط سلسلة في جميع أنحاء القطار، لكن كان من المستحيل تحقيق قوة كبح متساوية على طول القطار.

كان من أهم التطورات اعتماد نظام الكبح بالتفريغ الهوائي، حيث تُوصل أنابيب مرنة بين جميع عربات القطار، ويمكن التحكم في مكابح كل عربة من قاطرة القطار. وكانت أولى هذه الأنظمة عبارة عن مكابح تفريغ هوائي بسيطة، حيث يُولّد التفريغ الهوائي عن طريق تشغيل صمام في القاطرة؛ فيُشغّل التفريغ مكابس المكابح في كل عربة، ويمكن للسائق زيادة أو تقليل قوة الكبح. وقد فُضّل التفريغ الهوائي، بدلاً من الهواء المضغوط، لأن قاطرات البخار يمكن تزويدها بقاذفات ؛ وهي أجهزة فنتوري تُولّد التفريغ الهوائي دون أجزاء متحركة.

كان نظام التفريغ البسيط يعاني من عيب رئيسي يتمثل في أنه في حالة انزياح أحد الخراطيم التي تربط المركبات (بسبب انقسام القطار عن طريق الخطأ، أو بسبب التوصيل غير الدقيق للخراطيم، أو غير ذلك) فإن فرامل التفريغ في القطار بأكمله تصبح عديمة الفائدة.

استجابةً لهذا العيب الواضح، طُوِّر نظام المكابح الفراغية الأوتوماتيكية. صُمِّم هذا النظام ليعمل بكامل طاقته في حال انقسام القطار أو انزلاق أحد الخراطيم. كان تصنيع وتركيب نظام المكابح الفراغية الأوتوماتيكية أغلى قليلاً من النظام البسيط نظرًا لاحتياجه إلى عدد أكبر من الأجزاء المصنَّعة آليًا، كما تكبَّد تكاليف تشغيل أعلى لأن جهاز القذف يعمل باستمرار (مستهلكًا البخار وبالتالي الوقود والماء) للحفاظ على الفراغ أثناء سير القطار، بدلاً من استخدامه فقط عند الكبح كما في النظام البسيط.

أدى رفض تركيب المكابح الأوتوماتيكية بحجة التكلفة (وخاصةً من قبل شركة السكك الحديدية الشمالية الغربية ولندن ورئيس مجلس إدارتها ريتشارد مون - باعتبارها إحدى أكبر الشركات البريطانية، كان رفض شركة السكك الحديدية الشمالية الغربية اعتماد المكابح الأوتوماتيكية عاملاً حاسماً في منع استخدامها على نطاق أوسع من قبل الشركات الأخرى، لا سيما تلك التي تتبادل حركة النقل مع شركة السكك الحديدية الشمالية الغربية) إلى وقوع حادث خطير في أرماغ عام 1889 قبل أن يُلزم التشريع باعتماد النظام الأوتوماتيكي. في هذا الحادث، انفصل جزء من قطار عن القاطرة على منحدر حاد وانطلق هارباً، مما أسفر عن مقتل 80 شخصاً. ^{[ 1 ]} كان القطار مزوداً بمكابح تفريغ بسيطة، والتي كانت عديمة الفائدة على الجزء المنفصل من القطار. كان من الواضح أنه لو كانت العربات مزودة بمكابح أوتوماتيكية مستمرة، لما وقع الحادث على الأرجح، وقد دفع القلق العام إزاء حجم الحادث إلى إصدار تشريع يُلزم باستخدام مكابح أوتوماتيكية مستمرة في جميع قطارات الركاب.

في أوروبا القارية، كان يُطلق على مكابح التفريغ أحيانًا اسم مكابح هاردي.بعد جون جورج هاردي من شركة مكابح الفراغ، 7 هوهنشتاوفنجاس، فيينا. ^{[ 2 ]}

في أبسط صورها، تتكون مكابح التفريغ الهوائي الأوتوماتيكية من أنبوب متصل - أنبوب القطار - يمتد على طول القطار. في الوضع الطبيعي، يُحافظ على تفريغ جزئي في أنبوب القطار، فتُحرر المكابح. عند دخول الهواء إلى أنبوب القطار، يضغط الهواء عند الضغط الجوي على مكابس داخل أسطوانات في كل عربة. ويُحافظ على تفريغ على الوجه الآخر للمكابس، مما يُولد قوة محصلة. تنقل وصلة ميكانيكية هذه القوة إلى بطانات المكابح التي تعمل على مداسات العجلات.

التجهيزات اللازمة لتحقيق ذلك هي:

• أنبوب القطار: أنبوب فولاذي يمتد على طول كل مركبة، مع خراطيم تفريغ مرنة في كل طرف من أطراف المركبات، وموصول بين المركبات المتجاورة؛ في نهاية القطار، يتم تثبيت الخرطوم الأخير على سدادة محكمة الإغلاق؛
• جهاز طرد على القاطرة، لخلق فراغ في أنبوب القطار؛
• أدوات تحكم للسائق لتشغيل جهاز القذف، ولإدخال الهواء إلى أنبوب القطار؛ قد تكون هذه أدوات تحكم منفصلة أو صمام فرامل مشترك؛
• أسطوانة فرامل في كل مركبة تحتوي على مكبس، متصلة بواسطة أسلاك بأحذية الفرامل في المركبة؛ و
• مقياس فراغ (ضغط) على القاطرة للإشارة إلى السائق بدرجة الفراغ في أنبوب القطار.

يُوضع أسطوانة الفرامل داخل غلاف أكبر، مما يوفر احتياطيًا من الفراغ أثناء تشغيل المكبس. تتأرجح الأسطوانة قليلًا أثناء التشغيل للحفاظ على محاذاتها مع أذرع نظام الفرامل، لذا فهي مدعومة بمحامل محورية، ووصلة أنبوب الفراغ بها مرنة. يحتوي المكبس داخل أسطوانة الفرامل على حلقة مكبس مرنة تسمح بمرور الهواء من الجزء العلوي للأسطوانة إلى الجزء السفلي عند الحاجة.

عندما تكون المركبات في حالة سكون، بحيث لا يتم شحن الفرامل، فإن مكابس الفرامل ستنزل إلى وضعها السفلي في حالة عدم وجود فرق في الضغط (حيث سيتسرب الهواء ببطء إلى الجزء العلوي من الأسطوانة، مما يؤدي إلى تدمير الفراغ).

عند توصيل القاطرة بالعربات، يقوم السائق بتحريك ذراع التحكم في الفرامل إلى وضع "التحرير"، فيُفرغ الهواء من أنبوب القطار، مما يُحدث فراغًا جزئيًا. كما يُفرغ الهواء الموجود في الجزء العلوي من أسطوانات الفرامل من أنبوب القطار عبر صمام كروي مانع للرجوع .

إذا قام السائق بتحريك ذراع التحكم إلى وضع "الفرامل"، فسيدخل الهواء إلى أنبوب القطار. وبحسب حركة السائق لذراع التحكم، سيتلاشى جزء من الفراغ أو كله خلال هذه العملية. يُغلق صمام الكرة، ويصبح ضغط الهواء أسفل مكابس الفرامل أعلى منه أعلاها، ويدفع فرق الضغط المكبس إلى الأعلى، مما يؤدي إلى تفعيل الفرامل. يستطيع السائق التحكم في قوة الكبح عن طريق زيادة أو تقليل كمية الهواء الداخلة إلى أنبوب القطار.

مثّل نظام الكبح الفراغي التلقائي، كما وُصف، تقدماً تقنياً كبيراً في مجال كبح القطارات. عملياً، كانت قاطرات البخار مزودة بقاذفين: قاذف صغير لأغراض التشغيل (للحفاظ على الفراغ الجزئي عند المستوى الصحيح لمواجهة التسريبات الهوائية الطفيفة الحتمية في أنبوب القطار ووصلاته)، وقاذف كبير لتحرير المكابح. كان القاذف الصغير يستهلك كمية بخار أقل بكثير من القاذف الكبير، ولكنه لم يكن قادراً على توليد فراغ في أنبوب القطار بالسرعة الكافية لأغراض التشغيل، خاصةً في القطارات الطويلة. لاحقاً، اعتمدت شركة السكك الحديدية الغربية العظمى (GWR) على استخدام مضخة فراغ بدلاً من القاذف الصغير - حيث كانت المضخة تُركّب على أحد رؤوس المحرك ، وبالتالي لم تكن تستهلك أي بخار، مع عيب يتمثل في أنها لا تعمل إلا أثناء حركة القاطرة. وقد فضّلت GWR هذا النظام نظراً لاستخدامها أنظمة كبح تعمل بمستوى فراغ أعلى من خطوط السكك الحديدية الأخرى (انظر أدناه)، الأمر الذي كان سيتطلب قاذفاً "صغيراً" كبيراً نسبياً ويستهلك كمية كبيرة من البخار.

استخدمت معظم قاطرات البخار في تلك الفترة مكابح بخارية مباشرة على عجلاتها (حيث يُضخ ضغط البخار إلى أسطوانات المكابح لتفعيلها)، بينما كانت مكابح التفريغ تُستخدم حصراً على القطار. في هذه الحالة، كان يتم تشغيل النظامين عادةً بشكل متناسب بواسطة وحدة تحكم واحدة، حيث يؤدي انخفاض التفريغ في نظام مكابح القطار إلى فتح الصمام الذي يغذي مكابح المحرك بالبخار. كان من غير المألوف توفير أي نوع من التحكم المخصص لمكابح البخار فقط - حتى عند السير بدون قطار، كان السائق يتحكم في مكابح البخار الخاصة بالمحرك عن طريق ضبط نظام مكابح التفريغ باستخدام قاذفات البخار الموجودة على المحرك و"الطرف الأمامي" لأنبوب القطار. هذا سمح لسائق القاطرة الأمامية بالتحكم المباشر في مكابح أي قاطرة لاحقة (بالإضافة إلى مكابح القطار نفسه) عند تشغيل قاطرتين .

مع بدء تشغيل قاطرات الديزل والكهرباء من قبل السكك الحديدية البريطانية في أوائل الخمسينيات، استمر العمل بهذا الترتيب الأساسي. وقد نصت خطة التحديث لعام ١٩٥٥، من بين أمور أخرى، على هدف طويل الأمد يتمثل في التحول إلى استخدام المكابح الهوائية لكل من عربات الركاب والبضائع. وقد صُممت عربات الركاب القياسية من طراز مارك ١ وتم شراؤها قبل اتخاذ قرار التحول إلى أنظمة الجر الحديثة والمكابح الهوائية، لذا زُودت غالبية العربات بمكابح تفريغ تقليدية. وبدأ إدخال عربات البضائع المزودة بمكابح هوائية تدريجيًا منذ منتصف الستينيات (بدءًا من عربات النقل من نوع HAA لقطارات " القطارات الدوارة " الجديدة)، وبدأ تصنيع عربات الركاب من طراز مارك ٢أ المزودة بمكابح هوائية منذ عام ١٩٦٧. وبطبيعة الحال، لم يكن بإمكان قاطرات الديزل والكهرباء استخدام نظام القذف التقليدي الذي يعمل بالبخار لتوليد التفريغ. كانت القاطرات الصغيرة مزودة بمضخات شفط أو مضخات تفريغ تعمل مباشرةً بمحركها الرئيسي ، بينما كانت القاطرات الأكبر حجمًا مزودة بآلات مماثلة مثبتة بشكل منفصل وتعمل بمحركات كهربائية مخصصة. وكان من الممارسات الشائعة في قاطرات الخطوط الرئيسية تركيب مضختي شفط (وضاغط هواء لنظام فرامل الهواء) كإجراء احتياطي. وكما هو الحال في قاطرات البخار المزودة بقاذف صغير وآخر كبير، فقد تم ضبط أنظمة التحكم في الفرامل في قاطرات الديزل والكهرباء (التي كان معظمها مزودًا بمعدات فرامل من إنتاج شركتي بريتيش ويستنجهاوس أو ديفيز وميتكالف ) بحيث تعمل إحدى مضختي الشفط باستمرار لتوليد والحفاظ على التفريغ في النظام (على غرار القاذف الصغير)، بينما يتم تشغيل المضخة الثانية عند ضبط مقبض الفرامل على وضع "التحرير" لتوفير استجابة أسرع (وهي نفس وظيفة القاذف الكبير). وكان مفتاح في كابينة القيادة يسمح للسائق باختيار أي من مضختي الشفط ستؤدي كل وظيفة.

تُزوَّد أسطوانات المكابح بصمامات تحرير؛ وعند تشغيلها، عادةً بسحب حبل يدوي بالقرب من الأسطوانة، يُضخ الهواء إلى الجزء العلوي من أسطوانة المكابح في تلك العربة. وهذا ضروري لتحرير المكابح في عربة تم فصلها عن القطار، وتحتاج الآن إلى تحريكها دون وصلة مكابح مع قاطرة أخرى، كما في حالة المناورة.

في المملكة المتحدة، اعتمدت شركات السكك الحديدية قبل تأميمها أنظمة موحدة تعمل تحت ضغط فراغي يبلغ 21 بوصة زئبقية (533.4 تور ؛ 71.1 كيلو باسكال ؛ 10.3 رطل لكل بوصة مربعة ) ، باستثناء شركة غريت ويسترن للسكك الحديدية التي استخدمت 25 بوصة زئبقية (635.0 تور؛ 84.7 كيلو باسكال؛ 12.3 رطل لكل بوصة مربعة) . ويبلغ ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر حوالي 30 بوصة زئبقية (762.0 تور؛ 101.6 كيلو باسكال؛ 14.7 رطل لكل بوصة مربعة) ، وذلك تبعًا للظروف الجوية.           

قد يتسبب هذا الاختلاف في المعايير في مشاكل على خطوط السكك الحديدية العابرة للبلاد لمسافات طويلة عند استبدال قاطرة تابعة لشركة GWR بقاطرة تابعة لشركة أخرى، إذ قد لا يتمكن جهاز القذف الكبير في القاطرة الجديدة من تحرير مكابح القطار بالكامل. في هذه الحالة، يجب تحرير صمامات التحرير في كل عربة من عربات القطار يدويًا قبل إعادة شحن المكابح إلى 21 بوصة. وقد لوحظت هذه العملية التي تستغرق وقتًا طويلاً بشكل متكرر في محطات GWR الكبيرة مثل محطة بريستول تمبل ميدز .

أتاح وجود أنبوب تهوية يمتد على طول القطار تشغيل مكابح التفريغ الهوائي الأوتوماتيكية في حالات الطوارئ من أي مكان في القطار. وكانت كل مقصورة للحارس مزودة بصمام مكابح، كما أن جهاز اتصال الركاب (الذي يُطلق عليه عادةً "سلك الاتصال") كان يسمح بدخول الهواء إلى أنبوب التهوية في نهاية العربات المجهزة به.

عند ربط قاطرة بقطار لأول مرة، أو عند فصل مركبة أو إضافتها، يتم إجراء اختبار استمرارية الفرامل، للتأكد من أن أنابيب الفرامل متصلة على طول القطار بالكامل.

ومع ذلك، فإن التقدم الذي يمثله نظام الفرامل الفراغية الأوتوماتيكية لم يخلُ من بعض القيود؛ وكان من أبرزها ما يلي:

• إن الحد العملي لدرجة الفراغ التي يمكن تحقيقها يعني أن هناك حاجة إلى مكبس وأسطوانة فرامل كبيرين جدًا لتوليد القوة اللازمة على كتل الفرامل؛ عندما تم تجهيز نسبة من أسطول عربات السكك الحديدية البريطانية العادية بفرامل فراغية في الخمسينيات من القرن الماضي، منعت الأبعاد المادية لأسطوانة الفرامل العربات من العمل في بعض الخطوط الجانبية الخاصة ذات الخلوصات الضيقة؛
• وللسبب نفسه، في القطارات الطويلة جدًا، يجب إدخال كمية كبيرة من الهواء إلى أنبوب المكابح لتفعيلها بالكامل، كما يجب تفريغ كمية كبيرة أخرى لتحريرها (على سبيل المثال، إذا تم رفع إشارة الخطر فجأةً واحتاج السائق إلى استئناف السرعة). أثناء مرور الهواء عبر أنبوب المكابح، تستجيب مكابس المكابح في مقدمة القطار لتفعيلها أو تحريرها، بينما تستجيب مكابس المؤخرة لاحقًا، مما يؤدي إلى قوى طولية غير مرغوب فيها في القطار. في الحالات القصوى، أدى ذلك إلى كسر وصلات القطار وانفصاله.
• قد يؤدي وجود فراغ في أنبوب تهوية القطار إلى دخول بعض الحطام. وقع حادث بالقرب من إلفورد في خمسينيات القرن الماضي، نتيجةً لقصور في قوة كبح القطار. عُثر على صحيفة ملفوفة داخل أنبوب التهوية، مما أدى فعليًا إلى عزل الجزء الخلفي من القطار عن سيطرة السائق. كان من المفترض اكتشاف الانسداد لو تم إجراء اختبار سلامة نظام الكبح قبل بدء رحلة القطار.

ومن التطورات التي ظهرت في خمسينيات القرن الماضي صمام الإدخال المباشر ، الذي تم تركيبه على كل أسطوانة فرامل. تستجيب هذه الصمامات لارتفاع ضغط أنابيب القطار عند الضغط على الفرامل، وتسمح بدخول الهواء الجوي مباشرة إلى الجانب السفلي من أسطوانة الفرامل.

لطالما فضّلت الممارسات الأمريكية والأوروبية القارية أنظمة مكابح الهواء المضغوط ، وكان النظام الرائد هو نظام وستنجهاوس الخاص . يتميز هذا النظام بعدة مزايا، منها استخدام أسطوانات مكابح أصغر (بفضل إمكانية استخدام ضغط هواء أعلى) واستجابة أفضل لقوة الكبح. مع ذلك، يتطلب النظام مضخة هواء. في محركات البخار، كانت هذه المضخة عادةً عبارة عن ضاغط ترددي يعمل بالبخار، وكان ضخمًا ومعقدًا ويتطلب صيانة مكثفة مقارنةً بقاذف الفراغ، الذي كان صغير الحجم ولا يحتوي على أجزاء متحركة. إن الشكل المميز للضاغط وصوت النفخ المميز عند تحرير المكابح (نتيجة إعادة شحن أنبوب القطار بالهواء) يجعلان قاطرات البخار المزودة بمكابح وستنجهاوس مميزة لا لبس فيها. من عيوب أنظمة مكابح الهواء السابقة (والتي تم التغلب عليها لاحقًا) استحالة التحرير الجزئي. يمكن تحرير مكابح الفراغ جزئيًا بسهولة عن طريق استعادة جزء من الفراغ (وليس كله)، دون الحاجة إلى تحرير المكابح بالكامل. أما أنظمة الفرامل الهوائية الأصلية، من ناحية أخرى، فلم تسمح بذلك، وكانت الطريقة الوحيدة لتحرير الفرامل جزئيًا هي تحريرها بالكامل، ثم إعادة تطبيقها على الإعداد المطلوب.

نتيجةً لذلك، لم يكن نظام مكابح التفريغ القياسي، المستخدم بين ستينيات القرن التاسع عشر وأربعينيات القرن العشرين، قادرًا على الحفاظ على مستوى ثابت من الضغط بسهولة. كان بإمكان السائق سحب الهواء من أنبوب القطار باستخدام جهاز القذف أو إدخاله باستخدام صمام المكابح، ولكن لم تكن هناك طريقة لضبط المكابح على مستوى ثابت من التفريغ بين الصفر (الضغط الجوي) وأقصى قدرة لجهاز القذف على توليد التفريغ ( 71-85 كيلو باسكال ، انظر أعلاه). الطريقة الوحيدة لتحقيق ذلك كانت الموازنة الدقيقة بين ضبط صمام المكابح وجهاز القذف الصغير، وهو أمر صعب عمليًا، بل ومستحيل في بعض الأنظمة التي تجمع بينهما في وحدة تحكم واحدة. هذا يعني أن الكبح كان يتم عبر سلسلة من عمليات التفعيل والإلغاء المتحكم بها، وهو أمر كافٍ تمامًا لإيقاف القطار بأمان، ولكنه يتطلب إدارة مستمرة للحفاظ على السرعة على منحدر. على النقيض من ذلك، حتى أنظمة مكابح الهواء من ويستنجهاوس الأولى كانت قابلة للتعديل - حيث كان النظام يحافظ على المكابح عند مستوى ثابت يحدده السائق. أما أنظمة مكابح التفريغ اللاحقة، التي زُوّدت بها قاطرات الديزل والكهرباء التابعة للسكك الحديدية البريطانية ووحدات القطارات المتعددة في خمسينيات القرن الماضي، فقد استخدمت مضخات تفريغ تعمل ميكانيكيًا، مزودة بصمامات تنظيم تسمح للسائق بضبط مستوى التفريغ المطلوب في أنبوب القطار، والذي كان النظام يحافظ عليه من خلال إدخال الهواء أو إخراجه حسب الحاجة.  

في المملكة المتحدة، اعتمدت كل من شركة السكك الحديدية الشرقية الكبرى ، وشركة السكك الحديدية الشمالية الشرقية ، وشركة سكك حديد لندن، تشاتام ودوفر ، وشركة سكك حديد لندن برايتون والساحل الجنوبي، وشركة سكك حديد كاليدونيان، نظام الهواء المضغوط من ويستنجهاوس. وكان هذا النظام قياسيًا أيضًا في نظام سكك حديد جزيرة وايت. وقد أدى ذلك إلى مشاكل في التوافق عند تبادل حركة المرور مع الخطوط الأخرى. كان من الممكن توفير أنابيب مرور لنظام الكبح غير المُجهز لأي مركبة معينة، بحيث يمكن تشغيلها في قطار يستخدم النظام "الآخر"، مما يسمح بالتحكم في المركبات المُجهزة خلفها، ولكن دون بذل أي جهد كبح خاص بها؛ أو تجهيز المركبات بكلا نظامي الكبح. اختارت الشركات الأربع الكبرى التي تأسست عام 1923 اعتماد مكابح التفريغ كمعيار جديد لمعظم عربات السكك الحديدية، بنفس ضغط التفريغ التشغيلي البالغ 21 بوصة زئبقية (71 كيلو باسكال)، باستثناء شركة السكك الحديدية الغربية الكبرى (والعديد من وحدات القطارات الكهربائية المتعددة التي تم إدخالها في هذه الفترة استخدمت اختلافات في مكابح الهواء الأوتوماتيكية). مع اندلاع الحرب العالمية الثانية ، تم إخراج نسبة كبيرة من القطارات الموروثة المزودة بمكابح هوائية من الخدمة أو تحويلها إلى نظام مكابح فراغية. ومع تأسيس السكك الحديدية البريطانية عام ١٩٤٨، أصبح نظام المكابح الفراغية بضغط ٢١ بوصة زئبقية هو المعيار الجديد. ومع ذلك، ظلت القطارات البخارية المزودة بمكابح هوائية في الخدمة على خطوط الضواحي التابعة لشركة السكك الحديدية الشرقية الكبرى السابقة ، من محطة لندن ليفربول ستريت، حتى نهاية استخدام القطارات البخارية على خطوط السكك الحديدية الشرقية الكبرى عام ١٩٦٢.   

يمكن تجهيز المركبات بنظام فرامل مزدوج، يعمل بالشفط والهواء، شريطة توفر مساحة كافية لتركيب المعدات المكررة. في المركبة المجهزة بنظام مزدوج، يوجد أسطوانة فرامل تعمل بالشفط وأسطوانة فرامل هوائية واحدة أو أكثر، تعمل جميعها على نفس مجموعة التوصيلات لتطبيق الفرامل على عجلات المركبة. تم بناء بعض عربات الركاب من طراز Mk1 التابعة لشركة السكك الحديدية البريطانية بنظام فرامل مزدوج (جميعها مزودة بنظام الشفط كمعيار أساسي)، وتم تجهيز معظم أسطول العربات المتبقية بنظام مزدوج بحلول ثمانينيات القرن الماضي، بحيث يمكن تشغيلها بواسطة قاطرات تعمل بنظام الهواء أو الشفط، حيث تم التحول من نظام الشفط إلى نظام الهواء بين عامي 1970 وأوائل تسعينيات القرن الماضي.

في المركبات الصغيرة، مثل عربات نقل البضائع التقليدية ذات الأربع عجلات ، يسهل تركيب نوع واحد من المكابح مع أنبوب لضمان استمرارية عمل النوع الآخر. يجب على طاقم القطار الانتباه إلى أن العربات غير المجهزة بشكل صحيح لا تُسهم في قوة الكبح، وعليهم مراعاة ذلك عند النزول من المنحدرات. زُوّدت العديد من الفئات السابقة من قاطرات الديزل المستخدمة في السكك الحديدية البريطانية (والقاطرات الكهربائية حتى الفئة 86) بأنظمة مزدوجة لتمكين الاستخدام الأمثل لعربات السكك الحديدية البريطانية الموروثة من الشركات الخاصة التي كانت تستخدم أنظمة مختلفة تبعًا للشركة التي صُنعت منها العربات.

تحتاج مكابح الهواء إلى صمام لإحكام إغلاق الخرطوم عند طرفي القطار. إذا لم يُغلق هذا الصمام بشكل صحيح، فقد يحدث فقدان في قوة الكبح، مما يؤدي إلى انزلاق خطير. أما في مكابح التفريغ، فيمكن سد طرف الخرطوم بسدادة تُحكم إغلاق الخرطوم بالشفط. ومن الصعب جدًا سد خرطوم المكابح مقارنةً بمكابح الهواء.

يمكن تشغيل مكابح التفريغ الهوائي بنظام الأنبوب المزدوج لتسريع عملية التفعيل والإلغاء. ^{[ 8 ]} كانت أنظمة التفريغ الهوائي ذات الأنبوب المزدوج قياسية في الجيل الأول من وحدات الديزل المتعددة التابعة لسكك حديد بريطانيا، والتي حلت محل قطارات الركاب التي تجرها قاطرات البخار على العديد من الخطوط الفرعية والثانوية في ستينيات القرن الماضي. استُخدم أنبوب "التفريغ الهوائي العالي" الثاني والخزانات والصمامات المرتبطة به كوسيلة لزيادة سرعة إلغاء المكابح. ^{[ 9 ]} كانت أجهزة سحب الهواء في هذه الوحدات تُدار ميكانيكيًا بواسطة المحرك؛ ولأن المحرك عادةً ما يكون في وضع الخمول فقط عند الحاجة إلى إلغاء المكابح، لكان الإلغاء بطيئًا للغاية لو تم استخدام نظام الأنبوب الأحادي التقليدي. لم تحدث هذه المشكلة في قاطرات الديزل التابعة لسكك حديد بريطانيا، لأن أجهزة سحب الهواء فيها كانت تُدار كهربائيًا، وبالتالي يمكن تشغيلها بسرعة عالية لإلغاء المكابح بغض النظر عن سرعة المحرك.

تُعدّ السكك الحديدية الهندية وشركة ترانسنت للشحن بالسكك الحديدية (جنوب أفريقيا) أكبر مشغلي القطارات المجهزة بمكابح تفريغ الهواء اليوم ، إلا أن هناك أيضًا قطارات مزودة بمكابح هوائية ومكابح مزدوجة قيد الاستخدام. تشغل سكك حديد جنوب أفريقيا (سبورنت) أكثر من 1000 وحدة كهربائية متعددة الوحدات، مزودة بمكابح تعمل بضغط الهواء. يستخدم نظام التفريغ الكهربائي أنبوب قطار بقطر 51 مم (بوصتين ) ونظام مكابح تفريغ هواء أوتوماتيكي أساسي، بالإضافة إلى صمامات تشغيل وإيقاف يتم التحكم فيها كهربائيًا في كل عربة. تعمل صمامات التشغيل والإيقاف على زيادة معدل تكوين وتدمير التفريغ في أنبوب القطار بشكل كبير، مما يزيد بدوره من سرعة تشغيل وإيقاف المكابح. يُعادل أداء مكابح التفريغ الكهربائي في وحدات السكك الحديدية الكهربائية متعددة الوحدات التابعة لسكك حديد جنوب أفريقيا أداء وحدات السكك الحديدية الكهربائية متعددة الوحدات المزودة بمكابح كهروهوائية من نفس الفترة الزمنية. 

يُعتقد أن خطوط سكك حديدية أفريقية أخرى لا تزال تستخدم مكابح التفريغ. ومن بين مشغلي مكابح التفريغ الآخرين خطوط سكك حديدية ضيقة في أوروبا، وأكبرها خط سكة حديد ريتيان .

تم الاستغناء تمامًا عن مكابح التفريغ الهوائي في شبكة السكك الحديدية البريطانية (حيث كانت قطارات الفئة 121 التابعة لشركة السكك الحديدية البريطانية آخر قطارات الخطوط الرئيسية التي تستخدم هذه المكابح، بعد سحبها من الخدمة عام 2017)، على الرغم من أنها لا تزال مستخدمة في معظم خطوط السكك الحديدية التراثية ذات المقياس القياسي . كما أنها موجودة أيضًا في عدد متناقص من القطارات الخاصة القديمة على الخطوط الرئيسية.

شغّلت شركة السكك الحديدية الأيرلندية ( Iarnród Éireann) (المشغل الوطني للسكك الحديدية في جمهورية أيرلندا) قطارات ركاب من طراز مارك 2 التابعة للسكك الحديدية البريطانية، والمزودة بمكابح تفريغية، حتى نهاية مارس 2008 ^{[ 10 ]} ، ولا تزال تشغل قطارات شحن تجارية مزودة بمكابح تفريغية (على الأقل في حالة نقل خام تارا ماينز ). جميع قطارات التراث على الخطوط الرئيسية مزودة بمكابح تفريغية، إذ أن أسطول قاطرات Iarnród Éireann الحالي بأكمله مزود بمكابح هوائية ومكابح تفريغية.

تستخدم سكة حديد جزيرة مان مكابح تفريغ هوائي في جميع عربات الركاب والقطارات، وكذلك سكك حديد فيستينيوج وويلز هايلاند . أما معظم خطوط السكك الحديدية البريطانية الأخرى ذات المقياس الضيق فتستخدم المكابح الهوائية، وذلك لأن هذه السكك الحديدية لم تكن ملزمة بتركيب مكابح مستمرة حتى الربع الأخير من القرن العشرين، حين توقف إنتاج معدات مكابح التفريغ الهوائي وأصبح الحصول عليها صعباً.

تكون مكابح التفريغ أقل فعالية على ارتفاعات عالية. ويعود ذلك إلى اعتمادها على توليد فرق في الضغط؛ حيث يكون الضغط الجوي أقل على ارتفاعات عالية، وبالتالي يكون الحد الأقصى لفرق الضغط أقل أيضاً.

• مكابح السكك الحديدية
• موصل غلادهاند
• مكابح إيمز الفراغية
• مكابح هوائية للسكك الحديدية
• مكابح الهواء في نيويورك

• هيئة النقل البريطانية ، لندن (1957:142). دليل لمشغلي قاطرات البخار في السكك الحديدية .
• دليل تشغيل محركات الديزل للمهندسين . السكك الحديدية البريطانية. 1962.
• بيل، أ. مورتون (1948). القاطرات . المجلد  1 (  الطبعة السادسة). فضيلة.
• هولينغسورث، برايان (1979). كيفية قيادة قاطرة بخارية . أستراغال. ISBN 0-906525-03-9.

• الفرامل الفراغية الأوتوماتيكية (ملف PDF) . شركة BRB (المتبقية) المحدودة. يناير 1967.{{cite book}}تم |work=تجاهله ( مساعدة )

• وينشستر، كلارنس، محرر. (1936). "الفرامل الأوتوماتيكية الفراغية". عجائب السكك الحديدية في العالم . ص 386-391 . وصف مصور لفرامل الهواء الأوتوماتيكية