mini|Bremse eines Selbstentladewagens mini|Bremsklötze an den Rädern eines Bahnfahrzeugs Druckluftbremsen werden vor allem im Bahnbetrieb zum Abbremsen von Zügen verwendet. George Westinghouse entwickelte sie in den USA um 1869 speziell für Eisenbahnen.

Die Druckluftbremse verwendet Druckluft als Energieträger sowie zur Steuerung des Bremsvorgangs. Die eigentliche Bremswirkung wird durch das Anpressen von Bremsklötzen entweder auf die Laufflächen der Räder oder auf Bremsscheiben ausgeübt. Energiespeicher sind der Hauptluftbehälter des Triebfahrzeugs und die Luftbehälter der Wagen. Die Druckluft aus diesen Energiespeichern wirkt über Steuerventile auf die Bremszylinder an den Radsätzen.

Geschichte Die Druckluftbremsen der meisten europäischen Eisenbahnen entsprechen einem internationalen Standard und sind miteinander kompatibel. Wesentliche Gründe für die Einführung der Druckluftbremse war die Möglichkeit zur zentralen und unmittelbaren Steuerbarkeit durch den Triebfahrzeugführer sowie die gleichmäßige Wirkung auf alle Wagen eines Zuges. Der Bremsvorgang ließ sich von jedem Standort im Zug aus auslösen. So etwa auch von im Zug verteilt angebrachten Notbremsventilen, die von Personal und Fahrgästen zu betätigen sind. Druckluftbremsen waren wenig empfindlich gegenüber leichten Luftverlusten, da das Arbeitsmedium Druckluft beliebig nachgefördert werden konnte.

Bevor die Druckluftbremse zur Verfügung stand, wurden die Züge von Hand gebremst. Die einzelnen Wagen waren mit einem Bremser besetzt, der eine Handbremse bediente. Auf entsprechende Signale des Lokomotivführers mussten die Bremsen angezogen oder gelöst werden. Bei Personenzügen war mitunter an der Außenseite der Wagen eine Kommunikationsleine angebracht, die mit der Lokomotivpfeife verbunden war. Sie diente als eine Art Notbremse, indem das Zugpersonal oder die Fahrgäste bei Gefahr ein Pfeifsignal für die Bremser auslösen konnten. Die Tätigkeit der Bremser war außerordentlich belastend, da der Sitz auf einer offenen Plattform lange Zeit ungeschützt war. Erst später boten die so genannten Bremserhäuschen einen gewissen Schutz gegen Witterungseinflüsse. Weil die Bremser Geräusche von außen wahrnehmen können mussten, konnte man die Bremserhäuser jedoch nicht wärmedämmen.

Die Entwicklung der Eisenbahnbremsen wurde durch zahlreiche Unfälle gefördert. Nachdem George Westinghouse zunächst nicht befriedigende Bremsen mit Ketten und Dampfbetrieb konstruiert hatte, erfand er 1869 die direktwirkende, nichtselbsttätige und 1872 die indirekt wirkende, selbsttätige Druckluftbremse. Auf seine Erfindung erhielt er am 5. März 1872 ein US-Patent. Die Westinghouse-Bremse wurde in der Folge auch von mehreren europäischen Eisenbahnverwaltungen eingeführt, so z. B. ab 1887 bei den Königlich Bayerischen Staatseisenbahnen für alle Personenzüge.

Bei der Einführung einer auf der Lokomotive bedienbaren durchgehenden Bremse des ganzen Zuges wurden neben der Druckluftbremse auch andere Systeme in Betracht gezogen. So kam dafür auch die Übertragung per Unterdruck (Saugluftbremse) oder die Steuerung mit Seilzug (z. B. Heberleinbremse) zur Anwendung. Gerade die Seilzugbremsen hatten insbesondere wegen der Seilreibung aber gegenüber den pneumatischen Bremsen deutliche Nachteile und blieben daher auf Nischen begrenzt. Die Saugluftbremse fand größere Verbreitung, zum Teil auch bei Vollbahnen (z. B. ab 1891 bei den Vorgängerbahnen der heutigen Österreichischen BundesbahnenDie Reisezugwagen für den internationalen Verkehr nach Österreich waren zusätzlich zur Druckluftbremse mit Saugluftbremse ausgerüstet. Zu Beginn des Zweiten Weltkrieges stellten die Bahnen in Österreich auf Druckluftbremsen um., bei Bahnen unter britischem Einfluss oder in Spanien). Sie konnte als einzige der Alternativen alle an eine solche Bremse gestellten Anforderungen im gleichen Umfang wie die Druckluftbremse erfüllen. Bei der Saugluftbremse machen sich die Nachteile durch Leckagen gegenüber der Druckluftbremse vor allem bei längeren Zügen bemerkbar. Deshalb konnte sie sich nur in Bereichen mit kurzen Zügen, gerade auf Schmalspurnetzen, bis heute halten. Der Vorteil der indirekt wirkenden Saugluftbremse war dagegen die durch die Zweikammerwirkung von Anfang an gegebene stufenweise Lösbarkeit (Mehrlösigkeit). Damit war sie für den Betrieb auf langen Gefällestrecken besonders geeignet, was für ihre Verbreitung bei Gebirgsbahnen sorgte. Dort hielt sie sich in einigen Fällen bis über die Jahrtausendwende.

Um die Probleme der Einkammerbremse zu umgehen, führte die Preußische Staatsbahn 1883 die Carpenter-Bremse für Schnellzüge ein. Es handelte sich dabei um eine Zweikammerbremse ohne Ventile, die im Vergleich zur Westinghouse-Bremse wesentlich einfacher aufgebaut und besser regelbar war. Nachteilig waren jedoch die Trägheit und der höhere Luftverbrauch im Vergleich zur Westinghouse-Bremse. Nach kurzer Erprobung entschied sich 1893 die preußische Staatsbahn wiederum die Carpenter-Bremse doch durch die Westinghouse-Bremse zu ersetzen.

1892 wurde dem Kongress der Vereinigten Staaten von Amerika ein Gesetzesentwurf vorgelegt, der für alle Züge in den USA durchgehende Bremsen und automatische Kupplungen vorschrieb. Der sogenannte Railroad Safety Appliance Act trat am 2. März 1893 in Kraft, und bis zum 1. Januar 1900 mussten alle Fahrzeuge entsprechend ausgerüstet sein. Nach einigen Versuchen entschieden sich die meisten amerikanischen Eisenbahngesellschaften für die Druckluftbremse von Westinghouse. Bei den langen amerikanischen Güterzügen traten jedoch wegen der Durchschlagsgeschwindigkeit der Druckluftbremse beim Bremsen vermehrt Stöße und Zerrungen auf. Ebenso nachteilig erwies sich die fehlende stufenweise Lösbarkeit und die Erschöpfbarkeit des Bremssystems, insbesondere bei langen Gefällestrecken. Dort wurde deshalb weiterhin mit der Handbremse gebremst.

Bereits im 19. Jahrhundert wurden Reisezüge auf Hauptstrecken weitgehend mit Druckluftbremsen ausgerüstet, die damals auch häufig als Luftdruckbremsen bezeichnet wurden. Im Mai 1909 wurde eine internationale Kommission der Technischen Einheit in Bern eingesetzt, um die Bedingungen für eine im internationalen Verkehr zugelassene durchgehende Bremse für Güterzüge festzulegen. Dieser Kommission wurde 1912 die automatische Vakuumbremse System Hardy der Österreichischen Staatsbahnen und 1913 die Westinghouse-Bremse mit sogenannter Hilfsleitung der Ungarischen Staatsbahnen vorgestellt. Der Erste Weltkrieg verhinderte die für 1914 geplante Vorführung der Kunze-Knorr-Bremse in Deutschland. Dort begann man während des Ersten Weltkrieges mit der Einführung der Kunze-Knorr-Bremse. Der 1922 gegründete Internationale Eisenbahnverband nahm die Verhandlungen über technische Fragen zur Einführung einer Güterzugbremse für den internationalen Verkehr wieder auf. Am 15. Oktober 1923 wurde die Westinghouse-Bremse von der Pariser Konferenz der Eisenbahnkommission der Alliierten und Assoziierten Mächte als Typ einer durchgehenden Güterzugbremse festgelegt. Andere Druckluftbremsen wurden auch zugelassen, sofern sie mit der Westinghouse-Bremse kompatibel sind. Der Internationale Eisenbahnverband führte 1926 Versuche mit der Kunze-Knorr-Güterzugbremse und der Westinghouse-Güterzugbremse durch. Aufgrund dieser Versuche wurden diese beiden Bremssysteme als Standard und 33 Bedingungen für international zugelassene Güterzugbremsen festgelegt. Auf dieser Grundlage wurde ab Ende der 1920er Jahre die Druckluftbremse für Güterzüge in größerem Umfang eingeführt.

Für die Deutsche Reichsbahn brachte die Einführung der durchgehenden Druckluftbremse große Einsparungen bei den Betriebskosten. So konnte die durchschnittliche Anzahl der Zugbegleiter pro Zug von 5,6 auf 2,6 reduziert und die Reisegeschwindigkeit der Güterzüge durch höhere Fahrgeschwindigkeiten und kürzere Aufenthalte erhöht werden.

Indirekt wirkende Druckluftbremse mini|300px|Prinzip der indirekt wirkenden Druckluftbremse mini|470px|Bremsanlage eines Güterwagens mit Bremsgestängesteller, GP-Wechsel und manuellem Lastwechsel   1 Bremskupplung   2 Kupplungshahn   3 Notbremszug   4 Notbremshahn   5 Handbremskurbel   6 Bremsspindel   7 Bremsspindelmutter   8 Bremswelle   9 Handbremszugstange 10 Bremsgestängesteller 11 Steuerstange 12 Horizontalhebel 13 Laststange 14 Mech. Lastwechsel     mit Leerstange 15 Rückziehfeder 16 Bremszylinder

17 Festpunkthebel 18 Betätigungsgestänge zu mech. Lastwechsel 19 Bremszugstange 20 Vertikalbremshebel 21 Festpunkt 22 Hauptluftleitung 23 Bremsklotz 24 Bremsdreieck 25 Hilfsluftbehälter 26 Griff zu Auslöseventil 27 Steuerventil 28 Steuerbehälter 29 Bremsausschalthahn 30 Betätigungsgriff zum Bremsausschalthahn 31 GP-Wechsel 32 Umstellvorrichtung zum Lastwechsel Die durch den Kolben des Bremszylinders 16 ausgeübte Kraft wirkt auf den Horizontalhebel 12, von diesem auf die Kombination Bremsgestängesteller 10 – Laststange 13 – Brems­zug­stange 19 weiter über die Vertikalbremshebel 20 über die Bremsdreiecke 24 auf die Brems­sohlen 23 und damit auf die Laufflächen der Räder.

Mit der Handbremskurbel 5 wird die Kraft über die Bremsspindel 6, Bremsspindelmutter 7, Brems­welle 8 und die Handbremszugstange 9 auf den Horizontalhebel 12 übertragen. Von dort wirkt die Kraft, wie oben beschrieben, auf die Laufflächen der Räder.

Die indirekt wirkende, selbsttätige oder automatische Druckluftbremse ist die Standard­bremse bei Eisenbahnen. Sie ist eine durchgehende Bremse, mit der sämtliche daran angeschlossene Fahrzeuge eines Zuges oder einer Rangiereinheit vom Führerstand eines Triebfahrzeuges oder eines Steuerwagens aus bedient werden. Bei dieser Bremse wird die Druckluft dem Bremszylinder indirekt über das Steuerventil aus dem Hilfsluftbehälter zugeführt, das durch den Hauptluftleitungs­druck gesteuert ist. Die Bremse wird auch als selbsttätige oder automatische Druckluftbremse bezeichnet, weil sie bei einer Zugtrennung die selbsttätige Zwangsbremsung beider Zugteile bewirkt.

Prinzipieller Aufbau und Wirkungsweise Prinzipiell besteht die Druckluftbremse aus einem System von Druckbehälter, Brems­zylindern und Druck­luft­leitungen an jedem Fahrzeug, die bei der Zusammen­stellung eines Zuges an den Kuppel­stellen miteinander verbunden werden.

Alle Fahrzeuge eines Zuges haben eine durchgehende, miteinander verbundene Hauptluftleitung (HL). Ein Luftpresser im Triebfahrzeug versorgt diese über das Führer­brems­ventil mit Luft, welcher in Europa, den GUS-Staaten und Nordafrika üblicher­weise einen Druck von 5 bar, dem Regel­betriebs­druck, aufrechterhält.

links|mini|Druckluftbremse nach Westinghouse Die Hauptluftleitung dient neben der Hauptluftbehälterleitung (HBL) gleichzeitig als Energieversorger und Signal­übertragungs­weg. Jeder Wagen hat zudem einen Hilfsluftbehälter, der ständig über ein Steuerventil von der Hauptluftleitung nachgefüllt wird, sowie druck­luft­betriebene Bremszylinder und Bremsklötze an den Rädern bzw. Scheibenbremsen im Rad oder auf der Achswelle. Das prinzipielle Steuer­element für die Bremsanlage ist das Führer­brems­ventil auf dem Triebfahrzeug (z. B. einer Lokomotive) bzw. dem Steuerwagen.