Hệ thống phanh trên xe container hoạt động thế nào?

Vụ tai nạn xe container đâm hàng loạt xe máy dừng chờ đèn đỏ vừa xảy ra tại Bến Lức (Long An) khiến ai nghe được, đọc được cũng phải bàng hoàng.

Thông tin ban đầu cho rằng do xe container bị mất phanh. Nhưng nếu ai nắm rõ kỹ thuật thì sẽ thấy rằng, việc xe tải mất phanh trên đường bằng trong tình huống trên là vô lý.

Vì sao vậy?

Những chiếc xe khách, xe tải, xe container đang hoạt động hiện nay chủ yếu sử dụng hệ thống phanh khí cổ điển nhưng cực kỳ an toàn. Nó là hệ thống phanh khá phổ biến, thường sử dụng trên các loại xe hạng nặng như xe tải, xe buýt, thậm chí xe tăng hoặc tàu lửa. Ưu điểm của loại phanh này là có thể sử dụng tần suất lớn, tạo ra lực hãm cực lớn.

Vì sao xe tải nặng, xe container dùng phanh khí nén?

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.

Năm 1869, một kỹ sư tên là George Westinghouse cảm thấy hệ thống phanh lúc bấy giờ không an toàn đối với tàu hỏa. Vì vậy, ông đã sáng chế ra hệ thống phanh khí nén sử dụng van ba ngả đầu tiên, dùng cho xe chở khách chạy trên đường ray. Phanh của Westinghouse có nguyên lý hoạt động ngược hẳn so với hệ thống phanh khí nén trực tiếp.

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.

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.

Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp trên xe container

Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp (còn gọi là phanh dừng) cũng là một phần không thể thiếu của một hệ thống phanh khí nén tiêu chuẩn và có thể được kích hoạt bằng cách kéo một nút trên bàng điều khiển trung tâm, gần với đèn báo sự cố kiểm tra phanh.

Trước khi vận hành một chiếc xe dùng phanh khí nén, lái xe phải ấn nút phanh khẩn cấp để nạp khí nén cho hệ thống. Ngay khi đường dẫn phanh khẩn cấp đạt đủ áp suất, phanh sẽ nhả. Nếu hệ thống có rò rỉ, áp suất sẽ giảm một cách vừa đủ để kích hoạt lại phanh khẩn cấp.

Thêm vào đó, các xe tải hạng nặng thường được trang bị thêm phanh cổ xả động cơ (tên tiếng Anh là Exhaust Brake) nhằm bổ trợ cho quá trình phanh, hệ thống này chỉ kích hoạt khi xe bắt đầu di chuyển với vận tốc trên 20 km/h.

Hệ thống hỗ trợ phanh này được dùng cho các xe tải loại lớn dùng động cơ diesel, bao gồm 1 van gắn trong ống xả của động cơ.

Khi đóng van này lại thì khí thải bị ngăn lại sẽ làm tăng áp suất trong ống xả, do đó piston muốn đẩy khí trong buồng đốt ra sẽ bị cản trở bởi áp suất cao trong ống xả, dẫn đến tốc độ của động cơ giảm đi.

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 1 cách an toàn hơn.

Với 2 phần tìm hiểu nói trên, có thể thấy, việc nói chiếc xe container đâm hàng loạt xe máy dừng đèn đỏ tại Bến Lức, Long An nguyên nhân do mất phanh là vô lý. Nó phải xuất phát từ nguyên nhân khác.