Улучшенный пассажирский поезд - Advanced Passenger Train

Улучшенный пассажирский поезд
APT-E в RTC разъезды между испытаниями летом 1972 г.
В сервисе	1972–1976 (APT-E) 1980–1986 (APT-P)
Производитель	BREL и Британский отдел исследований железных дорог
Фамилия	APT
Количество построенных	3 поезда (APT-P) 1 поезд (APT-E)
Формирование	14 вагонов на поезд (APT-P) 4 вагона на поезд (APT-E)
Оператор (ы)	InterCity
Линии обслужены	Главная линия западного побережья
Характеристики
Максимальная скорость	155 миль / ч (249 км / ч) (дизайн) 125 миль / ч (201 км / ч) (сервис)

В Улучшенный пассажирский поезд (APT) был наклон высокоскоростной поезд разработан Британская железная дорога в 1970-х и начале 1980-х годов для использования на Главная линия западного побережья (WCML). WCML содержал множество кривых, и APT впервые применил концепцию активного наклона для их решения - функцию, которая с тех пор копируется в проектах по всему миру. Экспериментальный APT-E 10 августа 1975 г. достигла нового рекорда скорости на британских железных дорогах, достигнув 152,3 миль в час (245,1 км / ч), но превзошла служебный прототип. APT-P на скорости 162,2 миль в час (261,0 км / ч) в декабре 1979 года, что является рекордом за 23 года.^{[нужна цитата ]}

Разработка служебных прототипов затянулась, и к концу 1970-х годов проект строился в течение десяти лет, а поезда все еще не были готовы к эксплуатации. Выборы Маргарет Тэтчер довела дело до критической точки, и она сослалась на сокращение финансирования проекта. Столкнувшись с возможностью отмены, руководство BR решило ввести прототипы в эксплуатацию, при этом первые пробеги по Лондон -Глазго маршрут проходил в декабре 1981 года. В результате медиа цирк когда каждая большая или маленькая проблема освещалась на первых полосах, а весь проект высмеивался как пример некомпетентности BR. К концу месяца поезда снова были выведены из эксплуатации, к большому удовольствию прессы.

В конечном итоге проблемы были решены, и в 1984 году поезда снова начали вводить в эксплуатацию с гораздо большим успехом. К этому времени конкурирующие Высокоскоростной поезд, оснащенный обычным дизельным двигателем и лишенный наклона и производительности APT, быстро прошел разработку и тестирование и теперь стал основой пассажирских перевозок BR. Всякая поддержка проекта APT прекратилась, поскольку кто-либо из представителей власти дистанцировался от того, что высмеивали как провал. Планы по выпуску серийной версии APT-S были отменены, и три APT-P проработали чуть больше года, прежде чем снова были сняты с производства зимой 1985/6 года. Два из трех наборов были разбиты, а части третьего отправлены в Национальный железнодорожный музей где он присоединился к APT-E. Патенты на систему наклона APT были проданы Fiat Ferroviaria.

Несмотря на сложную историю APT, дизайн оказал большое влияние и непосредственно вдохновил другие успешные поезда. Значительная работа по электрификации, которая велась рука об руку с APT, была хорошо использована в новых конструкциях без наклона, таких как Британский железнодорожный класс 91. Совсем недавно система наклона APT была возвращена в WCML на Британский железнодорожный класс 390, основанный на конструкции автомобиля Fiat и построенный Alstom. Другие функции, впервые реализованные в APT, такие как гидрокинетическое торможение использовались для остановки поезда в пределах существующих эшелонов, не были приняты.

Фон

Органы управления усовершенствованным пассажирским поездом (APT-P) на Центр наследия Крю.

BR исследования

Период после национализации был отмечен быстрым падением пассажиропотока.

После национализации железных дорог Великобритании в 1948 г. Британская железная дорога столкнулся со значительными потерями пассажиров, поскольку в 1950-х и 60-х годах автомобиль быстро стал более популярным. К 1970 году количество пассажиров сократилось примерно вдвое по сравнению с предыдущим. Вторая Мировая Война. Пытаясь сохранить определенный уровень прибыльности, правительство заказало отчет, в результате которого многие линии были закрыты в рамках проекта 1963 года "Буковый топор ". Несмотря на эту значительную реструктуризацию, компания по-прежнему строилась на довоенных линиях с маршрутами, датируемыми 1800-ми годами. Поддержание сети было постоянной проблемой, и срывы становились все более частыми.

В 1962 году доктор Сидней Джонс был нанят из отдела оружия в R.A.E. Фарнборо с конечной целью сделать его руководителем исследований BR от Колина Инглеса, который вышел на пенсию в 1964 году.^[1] Изучив проблему крушения, они обнаружили, что большая часть проблемы может быть связана с проблемой, известной как охотничье колебание. Это было хорошо известно в железнодорожном мире, но, как правило, происходило только на высоких скоростях. В сети BR, особенно в грузовых вагонах с изношенными колесами, его видели на скорости до 20 миль в час (32 км / ч).^[2] Джонс был убежден, что охотничьи колебания - это эффект, аналогичный проблеме аэроупругий флаттер встречается в аэродинамика, и решил нанять кого-нибудь из области аэронавтики, чтобы расследовать это.^[1]

В октябре 1962 года эту должность назначили Алану Викенсу. Викенс был экспертом по динамике, который ранее работал в Армстронг Уитворт на Ракета Sea Slug а затем на период в Canadair в Монреале, прежде чем вернуться в Великобританию и присоединиться к Ракета Blue Steel проект.^[а] Когда последующий Blue Steel II был отменен в пользу разработанного США Skybolt, Викенс ушел А. В. Роу потому что он «увидел надпись на стене». Он ответил на рекламу BR, и во время интервью он ответил, что ничего не знает и мало интересуется конструкцией железнодорожных тележек. Позже выяснилось, что именно по этой причине он был нанят.^[3]

В течение следующих нескольких лет команда Виккенса провела то, что считается самым подробным исследованием динамики стальных колес на рельсах из когда-либо проводившихся. Начав с незавершенной работы Ф.В. Картера в 1930 году, команда изучила обычные двухосные тележки и быстро обнаружила, что, как и подозревал Джонс, проблема заключалась в динамической нестабильности. Из этой работы пришла концепция критической скорости, при которой поиск становится проблемой.^[4] Затем эта работа была распространена на уникальные конструкции двухосных вагонов без тележек, используемых в грузовой сети BR, где проблема была дополнительно изменена динамикой всего транспортного средства.^[1]

Викенс пришел к выводу, что правильно демпфированная подвеска может устранить проблему, и приступил к демонстрации этого. К 1964 году эта работа произвела первые Высокоскоростной грузовой автомобиль, HSFV-1, грузовой вагон без тележки, способный безопасно двигаться со скоростью до 140 миль в час (225 км / ч).^[4] В той же работе было высказано предположение, что практического верхнего предела достижимых скоростей с точки зрения динамики не существует, и что любые ограничения максимальной производительности будут связаны с другими факторами, такими как сцепление с дорогой или износ строп. В конечном итоге серия из шести конструкций HSFV будет протестирована до 1976 года.^[5] и последний, HSFV-6, был принят на вооружение в том же году.^[6]

Наклонные и наклонные поезда

Вираж был применен к участкам сети BR, хотя угол был ограничен. Здесь Класс 91, основанный на технологии APT, округляет наклонный поворот на Главная линия восточного побережья.

В течение этого периода подразделение пассажирского бизнеса BR подготовило отчет, в котором предполагалось, что железнодорожный транспорт может конкурировать с автомобильным и воздушным транспортом, но только если поезда будут быстрее. Изучение увеличения пассажиропотока за счет введения Британский железнодорожный класс 55 Двигатели «Deltic» на Главная линия восточного побережья и влияние электрификации на WCML, которое привело к сокращению времени в пути на 20–30%, они пришли к выводу, что каждые 1 милю в час (1,6 км / ч) увеличение скорости приведет к увеличению количества пассажиров на 1%. Это основное правило было, по-видимому, доказано в Японии, когда маршрут Токио-Осака Синкансэн Линия работала с 1964 года и имела огромный успех.^[4]

Синкансэн обеспечил плавную езду на скорости до 125 миль в час (201 км / ч), проложив новые линии, предназначенные для высокоскоростного движения. Наиболее часто используемый маршрут BR, WCML, принимал порядка 6 миллионов пассажиров в год между Лондон и Манчестер,^{[сомнительный – обсуждать]} это далеко от 120 миллионов Токио-Осака. Финансирование новой линии для использования на высоких скоростях было маловероятным с учетом такого количества пассажиров.^[4] Это представляло проблему для любого вида высокоскоростной работы на маршруте, потому что существующая линия содержала много поворотов и поворотов, и их огибание на высокой скорости могло вызвать боковые силы, затрудняющие ходьбу, и бросать предметы со столов на пол.

Традиционное решение этой проблемы - наклонить рельсы в повороты, эффект, известный как вираж или же косяк. Это приводит к тому, что боковые силы оказываются ближе к полу, уменьшая боковые силы. Потому что большие количества бруса сложнее построить и поддерживать, а также необходимость учитывать более медленное движение или возможность подъезда поезда к остановке в пределах кривой (оба эти случая, следовательно, будут испытывать силу внутри кривой, условие, известное как не могу лишний), многолетний опыт показал, что максимальное количество перекосов, которое можно применить к линиям со смешанным движением, составляет 6,5 градусов.^[7]

Учитывая радиус изгиба, обычно встречающийся на WCML, это означало, что даже при максимально допустимом нанесении перекоса скорость не может быть увеличена намного выше диапазона 100 миль / ч (161 км / ч) без повторного возникновения чрезмерных поперечных сил. К счастью, фактор ограничения скорости нет безопасность от схода с рельсов или опрокидывания, а только комфорт пассажиров. Таким образом, решением для дальнейшего увеличения скорости является наклон кузова вагона - хотя это не влияет на силы, действующие на уровне колеса и рельса, но сохраняет боковые силы, испытываемые внутри пассажирского отсека, на комфортном уровне даже при более высоких температурах. повышенные скорости.

Тальго представила первую практическую конструкцию поворотной тележки в конце 1950-х годов. Он состоял из единственной тележки, размещенной между вагонами поезда, с кузовами вагонов, подвешенными на А-образной раме, центрированной на тележке, с шарниром вверху. Когда поезд заходил за поворот, центробежные силы заставляли кузов вагона раскачиваться, как маятник, естественным образом достигая нужного угла наклона. Однако у этой системы была отчетливая задержка между входом в кривую и раскачиванием тела, затем она перешла через этот угол и затем ненадолго колебалась, пока не установилась под прямым углом. При прохождении ряда поворотов, как на подстанции, он имел тенденцию тревожно раскачиваться. Хотя в ряде полуэкспериментальных разработок 1970-х он использовался, например, ОАК TurboTrain, концепция не получила широкого распространения.^[4]

Истоки APT

В 1964 году ряд ранее рассредоточенных исследовательских групп BR были организованы в новые Отдел исследований Дерби. Именно здесь разрабатывалась последняя работа над HSFV Виккенса.^[8]

В 1965 году Виккенс нанял стажера, голландского инженера А.Дж. Ispeert, и заставил его поработать на ранних этапах разработки активных систем наклона.^[3] Они заменят пассивную маятниковую систему Talgo системой, использующей гидроцилиндры Это позволит быстро повернуть машину под нужным углом и удерживать ее там, не раскачиваясь. Основным преимуществом использования BR было то, что центр вращения мог быть через середину автомобиля, а не через верх, а это означало, что полное движение могло уместиться в пределах меньшего британского датчик загрузки.^[3] Испеерт вернул отчет о концепции в августе 1966 года.^[8]

Викенс отметил, что одноосная подвеска BR будет иметь меньшее сопротивление на высокой скорости и что ее меньший вес сделает ее более устойчивой на высоких скоростях, чем у обычных двухосных тележек. В ноябре 1966 года он написал отчет, в котором содержится призыв к двухлетней программе по созданию и испытанию высокоскоростного пассажирского автомобиля.^[8] по сути экспериментальная машина вроде HSFV-1 но для пассажирских перевозок вместо грузовых. Первоначальные планы предусматривали использование одного манекена и двух тележек для проверки подвески и системы наклона на высокой скорости. Они установили максимальный угол наклона в 9 градусов, который может быть добавлен к любому брусу лежащего под ним полотна.^[3]

Программа дизайна была организована Майком Ньюманом, а Аластер Гилкрист возглавлял исследовательскую часть. Ньюман отметил, что одиночный вагон вряд ли ответит на практические вопросы, например, как поезд будет работать как единое целое, и что манекен не ответит на вопрос о том, действительно ли механизм наклона может быть встроен под полом, не выступая в кабину. . Соответственно, позже в том же ноябре Ньюман и Виккенс составили план полного экспериментального поезда, цель которого заключалась в том, чтобы не только изучить систему наклона, но и сделать это на реальных линиях.^[3][8]

Викенс передал планы Сиднею Джонсу, который сразу же подхватил идею. Они установили цель производительности на хорошо округленном значении 250 км / ч (155 миль / ч). В соответствии с целями руководства BR, направленными на сокращение времени в пути, а не только на увеличение скорости, они также требовали, чтобы поезд проходил повороты на 40% быстрее.^[9] Они назвали свое предложение усовершенствованным пассажирским поездом. Джонс передал предложение председателю BR Стэнли Реймонду, которому идея понравилась. Однако правление не смогло предоставить достаточно средств для его разработки и призвало Джонса обратиться к Министерство транспорта за дополнительное финансирование.^[3]

Джонс так и сделал, и следующие два года провел, гуляя по коридорам Уайтхолл когда один государственный служащий за другим соглашался, что это отличная идея, но на самом деле это работа кого-то другого - одобрить ее. Несмотря на то, что его неоднократно откладывали, Джонс упорствовал, особенно с главным научным сотрудником правительства, Солли Цукерман,^[4] организовать стабильную систему финансирования всей тематики железнодорожных исследований. Это было окончательно оформлено как совместная программа между Министерством транспорта и Управлением британских железных дорог, в которой расходы распределяются в соотношении 50:50. Программа рассчитывалась на шестнадцать лет с января 1969 года по март 1985 года. Первыми двумя программами были APT и Проект управления поездом.^[10]

Доработка дизайна

Еще одна из многих целей Джонса в APT заключалась в том, чтобы это не привело к дополнительному износу строп. Мгновенные нагрузки на железнодорожное полотно зависят от квадрата скорости, поэтому более быстрый поезд значительно увеличит износ дороги. Чтобы компенсировать этот эффект, поезд должен соответствовать строгим ограничениям по весу и исключил возможность использования обычных дизельные двигатели, которые были просто слишком тяжелыми. Команда выбрана газовая турбина мощность в качестве решения, первоначально рассматривая Роллс-Ройс Дарт.^[4]

Когда финансирование было обеспечено, ряд проектных замечаний еще не был доработан, поэтому сроки были растянуты до июля 1971 года, чтобы предоставить дополнительное время для стадии определения проекта. К маю 1969 года эти вопросы были решены, и появился окончательный дизайн. В экспериментальном поезде будет четыре вагона; две силовые машины, размещенные по обеим сторонам, и две легковые машины между ними, заполненные экспериментальными системами измерения и регистрации. В то время как Джонс занимался организацией финансирования, экспериментальный двигатель, построенный Leyland для грузовиков, которые были разработаны, чтобы быть намного дешевле. Дротик был сброшен, и мощность должна была обеспечиваться четырьмя 300-сильными (220 кВт) Газовые турбины Leyland 2S / 350 в каждом силовом вагоне вместе с пятой турбиной, соединенной с генератором для питания оборудования в легковых автомобилях. ^[11] В течение периода испытаний двигатели были постепенно увеличены до 330 лошадиных сил (250 кВт).^[12]

После многих месяцев изучения различных систем трансмиссии, когда закончилась фаза определения, они наконец решили использовать электрическую трансмиссию, например, дизель-электрический локомотив.^[11] Наконец, из-за нехватки расписания было решено не использовать одну шарнирно-сочлененную тележку между вагонами, а на каждой машине должны были использоваться две обычные тележки.^[11] Джим Вильдхамер, недавно нанятый из Westland Helicopters, разработала объемно-рамный кузов для силовых автомобилей на основе стальной сварной трубы вместо полумонококовой конструкции, используемой на легковых автомобилях.^[13]

Контракты на различные части дизайна были разосланы в июле 1969 года. Hawker Siddeley Dynamics выиграл контракт на подвески и тормозные системы, GEC и Английский Электрический выиграла контракт на прицепы, и к этому времени Leyland уже был выбран для двигателей.^[13] Со временем ряд этих контрактов был отозван, и команды взяли на себя проектирование, аннулировав контракт на подвеску с Hawker Siddeley в феврале 1970 года. Проектирование тележек было взято на себя, а физическое строительство было передано по контракту с British Rail Engineering, а силовая строительство автомобилей было разрешено Метро-Каммелл.^[13]

В то время как эта работа велась, также началась работа над экспериментальной установкой для дизайна. Новые помещения, расположенные за главными офисами лабораторий Дерби, Кельвин Хаус, включали в себя роликовый стенд для испытаний двигателей, тормозной динамометр и различные испытательные стенды для тестирования систем подвески и наклона. Новая лаборатория была открыта 26 октября 1970 года. Кроме того, участок пути длиной 13,25 миль (21,32 км) между Мелтон Моубрей и Эдвальтон был куплен как тестовый трек. Изначально это была основная линия Ноттингем, но теперь лишний после Beeching Axe. Он содержал прямой участок длиной 3 мили (4,8 км), множество поворотов и несколько узких туннелей, которые были бы полезны для аэродинамических испытаний. Ряд зданий технического обслуживания был построен вдоль этой линии в Старом Долби, и линия в целом стала известна как Испытательный трек Old Dalby.^[13]

Поп

Хотя конструкция поезда была относительно простой, в системах питания и управления возник ряд более серьезных проблем. Таким образом, было принято решение построить две дополнительные силовые машины в виде недостроенных каркасов без мощности. Вместо этого эти вагоны будут транспортироваться обычными локомотивами, чтобы предоставлять данные о системе наклона и торможения, а также о динамике транспортных средств. Контракт на поставку двух дополнительных автомобилей был разослан 14 апреля 1970 года и впервые был исполнен в сентябре 1971 года. Было присвоено название «POP», сокращение от «power-zero-power», указывающее на компоновку двухмашинного автомобиля. без легковых автомобилей посередине.^[13]

Выбор конструкции пространственной рамы для силовых автомобилей оказался удачным, так как во время строительства инженеры пришли к выводу, что упаковка различных элементов внутри автомобиля сделает его динамически нестабильным. Им нужно было больше места, чтобы разложить детали, поэтому было принято решение примерно вдвое увеличить длину силовых автомобилей. Это оказалось легко сделать; в конструкции, которые уже строились в Metro-Cammell, просто были вставлены дополнительные секции из стальных труб, и конструкция практически не пострадала.^[13]

Автомобили POP были без обшивки и увенчаны пространственной рамой с балластом, имитирующей различные части предполагаемого дизайна. Аббревиатура «POP» вскоре стала неточной, когда легковой автомобиль был добавлен, чтобы сделать поезд из трех вагонов, в то время как силовые машины также получили тела. POP претерпел ряд изменений, в частности, испытание различных конструкций тележек за время своего существования.^[3]

APT-E

APT-E Power Car PC2 и трейлер TC1

Пока компания POP проверяла основные концепции, в лаборатории Дерби продолжалось строительство испытательного поезда. К концу 1971 года набор был полностью готов для официальной церемонии присвоения имен, на которой он стал APT-E (для экспериментального). 25 июля 1972 года он совершил свой первый медленный пробег из Дерби в Даффилд. ASLEF профсоюз немедленно «закрасил» его, запретив своим членам выполнять любую работу, связанную с поездом. Их жалоба заключалась в том, что в APT-E было кресло с одним оператором, что они восприняли как доказательство перехода BR на поезда с одним оператором. Дружелюбный инспектор ночью помог команде переместить поезд обратно в Дерби. Это привело к однодневной национальной забастовке, которая стоила больше, чем весь проект APT-E.^[4]

К этому моменту POP продемонстрировал ряд проблем, и инженеры воспользовались возможностью, чтобы начать капитальный ремонт конструкции. Основная проблема заключалась в конструкции тележек без привода, которые были нестабильны и не могли использоваться для высокоскоростных поездок. Одна силовая машина была оставлена ​​в лаборатории, а другая и две легковые машины были отправлены в ближайший Дерби Воркс для модификации. Основными изменениями были усиление силовых вагонов и замена подозрительных тележек версией тележек с приводом с удаленными двигателями. Другие изменения включали удаление керамики. рекуператоры от турбин по соображениям надежности, хотя это резко увеличило расход топлива и добавление небольшого места для сидения в легковом автомобиле для VIP-использования.^[14]

Переговоры по контракту на высокоскоростную железную дорогу были завершены летом 1973 года, как раз к тому времени, когда модифицированный трехвагонный APT-E вышел из цеха в августе 1973 года. Затем поезд начал серию испытаний, продолжавшуюся восемь месяцев, с подробным описанием деталей. подвеска, торможение, характеристики на поворотах и ​​сопротивление. Однако надежность была серьезной проблемой, и он вернулся в магазины для второго капитального ремонта в марте 1974 года. Среди многих изменений в этом раунде было переключение турбин, ранее предназначенных для подачи энергии на легковые автомобили, чтобы добавить дополнительную мощность к тяговому усилию. двигателей, в то же время заменив все турбины модернизированной версией мощностью 330 лошадиных сил (250 кВт), увеличив общую мощность на автомобиль с 1200 до 1650 лошадиных сил (от 890 до 1230 кВт). Другие изменения включали новые подшипники двигателя, а также возврат и аналогичную модификацию автомобиля второй мощности, ранее использовавшегося в лаборатории.^[14]

Восстановленный четырехвагонный поезд вернулся в строй в июне 1974 года. 10 августа 1975 года он разогнался до 152,3 миль / ч (245,1 км / ч).^[15] на Западный регион между Суиндоном и Редингом, установив рекорд Великобритании.^[14] Затем он установил рекорд маршрута из Лестера в Лондон Сент-Панкрас 30 октября 1975 года за 58 минут 30 секунд со средней скоростью чуть более 101 мили в час (163 км / ч) по этому извилистому маршруту.^[14] Он также был тщательно протестирован на Главная линия Мидленда из Сент-Панкрас и на испытательном треке Old Dalby, где в январе 1976 года он достиг скорости 143,6 миль / ч (231,1 км / ч).

Испытания APT-E закончились в 1976 году, и одиночный поезд был отправлен прямо на Национальный железнодорожный музей в Йорк 11 июня 1976 г.^[14] Во время испытаний он проехал около 23 500 миль (37 800 км), завершив карьеру, которая считается успешной, но нельзя сказать, что поезд прошел всесторонние испытания; за три года он преодолел меньшее расстояние, чем средний семейный автомобиль за тот период. Для сравнения: первые TGV прототип, TGV 001, также оснащенный газовыми турбинами, с 1972 по 1976 год преодолел 320000 километров (200000 миль).^[16]

Перейти к электрификации

Пока APT-E все еще находился в стадии разработки, команда хорошо работала над созданием серийной версии. Джонс нашел союзника в лице Грэма Колдера, которого в 1971 году повысили до должности главного инженера-механика (CME) компании BR. В то время они планировали построить два новых экспериментальных поезда; один был по сути удлиненной версией APT-E с турбинным двигателем, а другой был аналогичным, но с приводом от воздушные электрические линии через пантограф (Сковорода).^[14]

По мере поступления данных от POP и APT-E в конструкцию вносился ряд изменений. Среди наиболее проблемных изменений был уход Leyland с рынка турбин, который пришел к выводу, что концепция грузового автомобиля с турбинным двигателем нецелесообразна с экономической точки зрения. Компания согласилась в любом случае продолжить поддержку проекта, включая выпуск более мощной версии на 350 лошадиных сил (260 кВт), но дала понять, что производственный дизайн должен найти другое решение. В ноябре 1972 года планы изменились на создание четырех электрических версий для работы на WCML и еще двух турбинных версий. С этого момента версии с турбиной все больше отставали и в конечном итоге были отменены.^[14]

Возможно, это было замаскированным благословением; в Нефтяной кризис 1973 года вызвало повышение цен на топливо в три раза, а газотурбинные двигатели, как известно, испытывали сильную жажду; TurboTrain использовал на 50–100% больше топлива, чем обычные комплексы, работающие на тех же маршрутах.^[17] Использование рекуператора Leyland значительно улучшило ситуацию, но оказалось проблемой при обслуживании.^[4]

Обзор дизайна

Приняв в ноябре 1972 года решение перейти в первую очередь на электрификацию, Джонс начал формировать более крупную команду менеджеров, чтобы довести проект до обслуживания. Это привело к передаче проекта в апреле 1973 года из исследовательского отдела в Управление главного инженера-механика и электрика. Обзор был проведен совместной группой из двух подразделений под руководством Дэвида Букока.^[18]

В результате этого обзора в конструкцию был внесен ряд дополнительных изменений. Основной проблемой было недавнее открытие, что воздушные линии на WCML были подвержены созданию больших волн в линиях со скоростью более 200 километров в час (120 миль в час). Это не было проблемой для двух поездов, следующих друг за другом с интервалом в несколько километров, но было серьезной проблемой для одного поезда с пантографами на обоих концах. Очевидным решением было использовать один пантограф спереди или сзади, а затем подавать питание между автомобилями, но это было запрещено законом из-за опасений по поводу наличия мощности 25 кВ на легковых автомобилях.^[18][b]

Некоторое внимание было уделено размещению обоих двигателей вплотную друг к другу на одном конце поезда, но были высказаны опасения по поводу чрезмерных усилий продольного изгиба при толкании поезда на высоких скоростях с включенной функцией наклона. В конце концов, команда разработчиков решила разместить двигатели друг за другом в центре поезда.^[18] Два двигателя были бы идентичны, и оба несли бы пантограф для сбора мощности, но при нормальной работе только задняя часть двух двигателей могла бы поднимать свой пантограф, а другой двигатель подавал бы мощность через муфту, расположенную вдоль крыши. Мощность была преобразована в постоянный ток по ASEA тиристоры, поставляя четыре тяговых двигателя постоянного тока мощностью 1 мегаватт (1300 л.с.), установленных в каждом силовом вагоне. Тяговые двигатели были перемещены с тележек внутрь кузова автомобиля, что позволило снизить неподрессоренную массу. Двигатели передавали свою мощность через внутренние редукторы, карданные валы и гусиные бортовые передачи.

Другие изменения, предложенные на основе опыта работы с APT-E, включали изменения в вертикальной подвеске с обычных гидравлических амортизаторов на подушки безопасности, которые улучшили бы качество езды и снизили требования к техническому обслуживанию.В целях обслуживания силовые вагоны были переработаны, чтобы иметь собственные тележки в конфигурации Бо-Бо, чтобы их можно было легко снять с поезда, в отличие от прежней сочлененной конструкции, которая соединяла соседние вагоны вместе и затрудняла разделение поезда на части. . Легковые автомобили сохранили шарнирно-сочлененную конструкцию, но в связи с опытом эксплуатации APT-E был внесен ряд изменений. Наконец, была желательна система, которая приводила бы к отказу системы наклона в вертикальном положении, поскольку APT-E несколько раз отказывался от наклона.^[18]

В рамках того же обзора команда заметила, что небольшое снижение максимальной скорости значительно упростило бы ряд конструктивных моментов и устранило бы необходимость в гидрокинетических тормозах. Однако было принято решение придерживаться исходной спецификации, чтобы обеспечить максимально возможную скорость. Правительство согласилось оплатить 80% стоимости восьми поездов.^[4]

HST против APT

В отличие от APT, HST имел огромный успех и остается на вооружении по сей день.

Именно в это время другие группы внутри BR начали агитировать против APT, говоря, что это слишком большой шаг, чтобы сделать его в единой конструкции. Они предложили построить гораздо более простую конструкцию, работающую от обычных дизелей и без наклона, но способную развивать скорость до 125 миль в час (201 км / ч) и работать в любом месте сети BR. Это появилось в 1970 году как Высокоскоростной поезд (HST), и разработка шла быстро.^[4][19][20]

Поскольку программа APT продолжалась, менеджмент начал распри и раунд строительство империи последовал. Опытные инженерные ресурсы были удержаны от проекта APT, вместо этого они были использованы для того, чтобы как можно быстрее продвинуться вперед с тем, что они считали традиционным конкурентом APT.^[21] Поскольку казалось, что HST будет относительно верной ставкой, совет директоров BR отказался от проекта APT, в конечном итоге сократив количество поездов до четырех. Позже это было сокращено правительством до трех в ходе раунда бюджетных сокращений 1974 года.^[4]

APT-P

Блок APT-P Driving Trailer Second (DTS) с измененной торговой маркой APT с черной «маской» вокруг окна водителя.

Блок неприводного двигателя APT-P (NDM) с пантографом Stone Faiveley AMBR

Хотя компоновка центрального двигателя была самой простой с точки зрения решения непосредственных технических проблем, она могла вызвать серьезные проблемы с эксплуатационной точки зрения. Был проход через силовые вагоны, соединяющие две половины поезда, но он был шумным, тесным и не разрешенным для пассажиров. Вместо этого на каждом конце поезда теперь требовался собственный вагон-ресторан и аналогичные сооружения. Раздельная конструкция также представляла проблемы на станциях, где теперь можно было использовать только два конца платформ, в то время как обычное оборудование могло парковаться с локомотивами за пределами платформы.^[18]

Хотя все вспомогательное оборудование, такое как освещение, кондиционирование воздуха и воздушные компрессоры, приводилось в действие двигателями-генераторами, приводимыми от ВЛ 25 кВ, было признано, что в случае отключения электроэнергии условия в пассажирских транспортных средствах быстро станут невыносимыми и даже опасными. Каждый прицеп-фургон, то есть ведущий и ведомый автомобили, был оборудован дизельным генератором переменного тока, способным обеспечивать минимальную потребность в дополнительной энергии. Дизель-генераторы запускались с помощью пневмодвигателей, питаемых от воздушной системы поезда, поскольку на APT было мало батарей.

APT был разработан для более быстрого движения, чем существующие поезда на том же пути. При расчетных скоростях APT оператор не мог вовремя прочитать ограничения скорости на путевых знаках, чтобы при необходимости замедлить движение. Вместо этого была введена новая система, использующая дисплей кабины на основе транспондера, под названием «C-APT». Радиосигнал от поезда заставил установленный на рельсах транспондер вернуть местное ограничение скорости. Эти закрытые, отключенные от сети транспондеры были размещены с интервалом не более 1 км. Были предусмотрены ограничения скорости приближения на соответствующем расстоянии вместе со звуковым сигналом; отказ от подтверждения этих предупреждений приведет к автоматическому торможению. C-APT управлялся резервированной бортовой компьютерной системой с использованием Intel 4004 микропроцессоры. Гусеницы были практически такими же, как у современных французских Balise маяки.^[22]

Гидрокинетическая тормозная система оказалась успешной и надежной на APT-E и была сохранена для APT-P с рядом конструктивных улучшений на основе уроков, извлеченных на APT-E. Однако в качестве меры по сокращению энергопотребления фрикционные тормоза с гидравлическим приводом, используемые для низких скоростей, были модифицированы для работы от пассивного гидроусилителя, а не от гидравлического силового агрегата.

Сервисное тестирование

APT-P в Карлайл в 1983 г.

Хотя APT-P использовала большую часть технологий, разработанных на APT-E, создание первого APT-P откладывалось несколько раз. Первый силовой вагон был доставлен с локомотивного завода в Дерби в июне 1977 года, а первые легковые вагоны - 7 июня 1978 года, на год позже. Первый полный поезд был готов только в мае 1979 года.^[4] Вскоре после этого он приступил к испытаниям и в декабре 1979 года установил рекорд скорости в Великобритании на уровне 261,0 км / ч.^[4] рекорд, который стоял 23 года. Были доставлены два дополнительных экземпляра, каждый с небольшими изменениями, один в конце 1979 года, а последний - в 1980 году. Первоначально предложенный в 1960-х годах и получивший одобрение в начале 1970-х, проект теперь был значительно запоздалым.^[4]

Длительные задержки в производстве прототипа привели к тому, что тормозные блоки пришлось хранить в течение длительного периода перед установкой. Переход с масла на водно-гликолевую смесь потребовал внутреннего покрытия цилиндров антикоррозийным покрытием, которое разрушилось во время хранения. При испытаниях цилиндры неоднократно выходили из строя, и потеря давления заставляла поезд замедляться с 25 миль в час до полной остановки почти столько же, сколько он замедлялся со 125 до 25 миль в час. Во время ввода в эксплуатацию из-за этой и других проблем, связанных с разработкой, каждая ось поездов была модифицирована и заменена.

Еще одним источником проблем были системы сжатого воздуха, приводящие в действие тормоза и приводящие в действие двери и другие движущиеся части. Воздушный трубопровод обычно должен быть проложен таким образом, чтобы существовали естественные низкие точки, где вода, конденсирующаяся из воздуха, могла собираться и могла быть удалена. На APT эти пробежки были извилистыми и приводили к многочисленным точкам, в которых собиралась вода, а в холодную погоду она замерзала. Команда по вводу в эксплуатацию нашла разработанное Westinghouse решение, которое устранит воду, производимую компрессорами, но команда разработчиков не приняла это решение. Они заявили, что проблема не возникнет при полном построении поезда, в отличие от более короткого строя, используемого при вводе в эксплуатацию.

Наконец, только на этапе ввода в эксплуатацию APT-P было обнаружено, что части WCML были построены таким образом, что в случае выхода из строя двух поездов APT-P с их системами наклона и встречи вагонов, застрявших в наклоненном внутрь положении, они встречались. ударили бы друг друга. Железная дорога строилась не с расчетом на опрокидывание поездов, и динамические конверты были слишком малы для наклонного APT. Эффект не наблюдался с обычными поездами, поскольку без наклона их движения оставались в пределах динамического диапазона.

Проблемы усугублялись тем, что в 1980 году еще одна реорганизация привела к расформированию команды APT, в результате чего ответственность за проект была распределена между несколькими подразделениями.^[4]

В сервисе

Тошнотворный всадник

В то время как группа ввода в эксплуатацию продолжала сообщать и решать проблемы в конструкции APT, руководство BR находилось под все большим давлением прессы. К началу 1980-х годов проект выполнялся более десяти лет, а поезда все еще не работали. Частный сыщик высмеял его расписанием, в котором говорилось: «APT прибывает на платформу 4 с опозданием на пятнадцать лет».^[23] Давление прессы привело к политическому давлению, которое привело к давлению руководства, и команде APT было приказано ввести поезд в эксплуатацию, несмотря на продолжающиеся проблемы.

Это привело к одному из самых печально известных событий в истории железнодорожного транспорта. 7 декабря 1981 года пресса была приглашена на борт APT для первого официального рейса из Глазго в Лондон, во время которого был установлен рекорд расписания - 4 часа 15 минут. Пресса оказалась не заинтересованной в этом успехе. Вместо этого они сосредоточились на явном тошнотворном ощущении от системы наклона и прозвали APT «тошнотворным наездником». Они также сообщили, что стюардесса Мари Дочерти предложила решение - «просто стоять, расставив ноги». Инженеры BR мало что сделали для решения проблемы, когда один публично предположил, что репортеры просто слишком пьяны от бесплатного алкоголя BR. На обратном пути из Лондона на следующий день один из тренеров застрял в перевернутом положении из-за отказа системы наклона, и об этом много писали в прессе.^[15] Два дня спустя температура упала, и вода в гидрокинетических тормозах замерзла, что вынудило поезд прекратить движение через Крю.^[24]

APT стал центром шквала негативных сообщений в прессе, о каждой неудаче подробно сообщалось, и продолжались заявления о том, что весь проект был неудачным. белый слон. Например, когда стало известно, что только два из трех APT-P находятся в эксплуатации, а третий будет выведен из эксплуатации для капитального ремонта и технического обслуживания, пресса окрестила его «аварийным поездом».^[23] Этому не способствовал тот факт, что BR также на 15 минут отставал от него на второй поезд на случай, если он потерпит неудачу. А поскольку поезд был смешан с существующим движением, скорость была ограничена до 125 миль в час вместо полной скорости.^[23]

BR, отчаянно нуждавшийся в хорошей рекламе, нанял бывшего Флаг отплытия ведущий Питер Первес совершить путешествие из Глазго. По прибытии в Юстон Пурвес утверждал, что он «отлично позавтракал в самой восхитительной обстановке», а когда его спросили о поезде, сказал: «Он гладкий, тихий и в целом оставил восхитительные впечатления». Однако, когда было произнесено последнее заявление, была видна легкая дрожь и отчетливо слышен звук грохота посуды.^[23]

В течение следующего месяца воздушная система доказала, что вполне способна замерзнуть даже в длинном поезде.^{[нужна цитата ]} Двери неоднократно заклинивали, а тормозной системе нельзя было доверять^{[нужна цитата ]}. В конце месяца поезда были выведены из эксплуатации.

Дальнейшее развитие

В 1981 году BR нанял консалтинговую фирму Ford & Dain Partners для подготовки отчета по проекту APT и внесения предложений по его улучшению. Промежуточный отчет был подготовлен в ноябре 1981 г., а окончательная версия - в декабре.^[25][26] В их отчетах сначала говорилось, что технические аспекты дизайна были в основном завершены, хотя они обратили внимание на тормозную систему, но что структура управления была серьезной проблемой и должен был быть один менеджер, отвечающий за весь проект. Это привело к назначению Джона Митчелла на должность менеджера APT.^[3] Дело сразу наладилось.

Среди улучшений было исправление укачивания, которое испытывали пассажиры. Бригада по вводу в эксплуатацию была хорошо осведомлена об этой проблеме до того, как она была введена в эксплуатацию, но об этом не упоминалось в прессе, когда она была замечена на публичных показах. Проблема возникла из-за двух эффектов. Первая заключалась в том, что система управления не реагировала мгновенно, поэтому автомобили, как правило, не реагировали, когда вначале начинался поворот, а затем быстро реагировали, чтобы компенсировать это отставание. Исправление состояло в том, чтобы получать информацию о наклоне от идущей впереди машины, что давало системе небольшое преимущество во времени, в котором она нуждалась. Другая проблема была похожа на морская болезнь, но наоборот. Морская болезнь возникает, когда равновесие система может чувствовать движение, но в закрытом помещении это движение не видно. На APT можно было легко увидеть крен, когда поезд входил в поворот, но не было восприятия этого движения. Конечный результат был таким же - путаница между визуальной и системой равновесия. Решение было почти тривиальным; Небольшое уменьшение наклона, которое было намеренно меньше необходимого, привело к небольшому количеству остаточной центробежной силы, которая воспринималась системой уравновешивания как совершенно естественная, что, как оказалось, излечило эффект.

Это также привело к еще одному неприятному открытию. Работа, предполагавшая величину наклона, необходимую для уменьшения боковых сил до приемлемых уровней, в конечном итоге была связана с короткой серией исследований, проведенных паровозом на ветке в северном Уэльсе в 1949 году. Серия обновленных исследований, проведенных в 1983 год показал, что необходим меньший наклон, около шести градусов. Это было в пределах возможного из-за виража, что предполагало, что наклон может вообще не понадобиться.^[16]

Возвращение, кончина

Поезда APT-P были незаметно возобновлены в эксплуатации в середине 1984 года, но не упоминались как таковые ни в одном из расписаний; пассажиры узнают, принимали ли они APT, только тогда, когда он подъезжает к платформе. Эти поезда зарекомендовали себя хорошо, проблемы, видимо, были устранены. Однако политическая и управленческая воля к продолжению проекта и созданию запланированных серийных машин APT-S со скоростью 140 миль в час испарилась.

Между тем, HST поступил на вооружение как InterCity 125 в 1976 году и оказался всесторонним успехом. Его работа на дизельном топливе и немного более низкие скорости также означали, что он может эксплуатировать большую часть сети BR. Давление отказаться от APT в пользу HST было постоянным. Сторонники APT были все более изолированы, и система была снята с эксплуатации зимой 1985/6 года. Это было официально оформлено в 1987 году, когда поезда были разбиты и отправлены в музеи.

Один набор APT-P хранился на складе в Глазго Шилдс и один или два раза использовался как "ЭМУ "отвезти журналистов из Центрального Глазго в Андерстон вокзал и обратно, для Шотландский выставочный и конференц-центр. Второй APT-P хранился в тупике позади Crewe Works. APT-P "Глазго" и третий APT-P были списаны очень тихо, без огласки.

Экзамен

Провал проекта APT широко освещался в 80-х годах и с тех пор остается предметом некоторых дискуссий. Авторы в целом согласны с тем, что технические аспекты дизайна были в значительной степени решены к моменту их второго внедрения сервиса, и возлагают большую часть вины за задержки на смену структур управления и борьбу внутри BR между APT и HST. Также высказывались опасения, что проведение разработок в рамках BR было самой большой проблемой, потому что это означало, что их промышленные партнеры не получали поддержки, а их годы практического опыта игнорировались.^[16]

График разработки также является предметом серьезных дискуссий. Полезно противопоставить APT-проект канадскому LRC; LRC начала разработку одновременно с APT, разработала собственную уникальную активную систему наклона и начала производство в конце 1970-х годов. Как и APT, LRC также столкнулась с проблемами прорезывания зубов, решение которых потребовало некоторого времени, и некоторые из них вызвали упреки в прессе. В отличие от APT, у LRC не было конкурентов, и руководство торопилось убирать Турбо из службы. Системе было дано время, необходимое для созревания, без серьезной возможности отмены.^[27]

В медленных темпах разработки APT обвиняли скудный бюджет в 50 миллионов фунтов стерлингов за 15 лет, хотя пресса той эпохи сочла это слишком большим.^[16] Это число сравнивалось с примерно 100 миллионами фунтов стерлингов, потраченными Британский Лейланд развивать Остин Мини Метро, проект, который был технически тривиален по сравнению с APT.^[16]

Наследие

Алан Уильямс^[28] отмечает, что работа продолжается над новым вариантом APT-U (APT-Update). По сути, это был APT-P с системой наклона, сделанной опциональной, и двигатели, перемещенные по обоим концам поезда, а между ними были установлены силовые муфты. Позже этот проект был переименован InterCity 225 (IC225), возможно, чтобы дистанцировать его от плохой огласки вокруг APT-P. В Марка 4 дизайн тренера, который был представлен как часть новых наборов IC225 для Главная линия восточного побережья Электрификация позволила модернизировать механизм наклона, хотя это так и не было реализовано. В Класс 91 локомотивы, которые приводят в движение IC225, имели конструктивные особенности, «импортированные оптом» из силовых вагонов APT-P, в том числе тяговые двигатели, устанавливаемые на кузове, а не на тележке, для уменьшения неподрессоренной нагрузки, и наличие трансформатора ниже, а не наверху под рамы, чтобы уменьшить центр тяжести. Однако, в отличие от силовых машин APT-P, они никогда не предназначались для наклона.^[29][30]

В 1976 г. Fiat Ferroviaria построил поезд ETR 401, поезд с наклоном, использующий активную систему с 10 градусами наклона, в которой использовались гироскопы для определения угла на ранних этапах, чтобы иметь более точный и удобный наклон: вот почему проект FIAT был успешным с тех пор. 70-е годы. В 1982 году FIAT приобрела несколько патентов APT, которые были использованы для улучшения технологии поездов ETR 450. .^[31][c]

Внедрение эскадрильи под обозначением APT-S не произошло, как первоначально предполагалось. Проект APT уступил место недостаточной политической воле в Соединенном Королевстве, чтобы упорствовать в разрешении первых трудностей, возникающих при использовании многих незрелых технологий, необходимых для новаторского проекта такого рода. Решение не продолжать было принято на фоне негативного общественного мнения, сформированного освещением в СМИ того времени.^[32][33] APT признан вехой в развитии нынешнего поколения наклонных высокоскоростных поездов.^{[нужна цитата ]} 25 лет спустя после модернизации инфраструктуры Pendolinos класса 390 теперь соответствуют расписанию APT. Маршрут из Лондона в Глазго по APT (расписание 1980/81) длился 4 часа 10 минут, то же самое время, что и самый быстрый Пендолино сроки (расписание на декабрь 2008 г.). В 2006 году, совершив разовый беспосадочный пробег на благотворительность, Pendolino завершил путешествие из Глазго в Лондон за 3 часа 55 минут, тогда как APT совершил противоположное путешествие из Лондона в Глазго за 3 часа 52 минуты в 1984 году.^[34]

APT сегодня

APT-E (слева) на Передвижение, Шилдон, Графство Дарем, а уцелевший APT-P (справа) на Центр наследия Крю

Блок APT-E теперь принадлежит Национальный железнодорожный музей и выставлен на Передвижение музей в Шилдон в Графство Дарем. Блок APT-P теперь отображается на Центр наследия Крю и видно из поездов, проезжающих по соседней Главная линия западного побережья вместе с силовым автомобилем APT-P номер 49006, который прибыл в марте 2018 года после 7 лет в Музей электрической железной дороги, Уорикшир в Ковентри

Во время специальных мероприятий прицеп 370003 предлагает возможность «наклона», которая включает в себя наклон тренера, когда он неподвижен.

Примечания

Рекомендации

Цитаты

Библиография

• Гилкрист, А. (2006). История инженерных исследований Британских железных дорог (PDF). Институт железнодорожного транспорта и истории транспорта.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)^{[постоянная мертвая ссылка ]}
• Гурвиш, Терри (2002). British Rail: 1974–97: от интеграции к приватизации. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-926909-2.
• Поттер, Стивен (1987). На правильных линиях ?: пределы технологических инноваций. Лондон: Фрэнсис Пинтер (издатели). ISBN  0-86187-580-X.
• Уильямс, Хью (1985). APT: невыполненное обещание. Ян Аллан. ISBN  0-7110-1474-4.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
• Тело, Джеффри, (1981). Advanced Passenger Train: официальный иллюстрированный отчет о революционном новом поезде компании British Rail со скоростью 155 миль в час.. Уэстон-сьюпер-Мэр: Публикации и услуги Avon-Anglia. ISBN  0-905466-37-3.
• Нок, О.С. (1980). Две мили в минуту. Лондон: Патрик Стивенс Лимитед. ISBN  0-85059-412-X
• Британские Транспортные Фильмы (1975) E для экспериментального. Переиздано в 2006 г. Британский институт кино на DVD как часть Коллекция британских транспортных фильмов (Том 3): Запуск железной дороги.
• Викенс, Алан (лето 1988 г.). «APT - задним числом». Информационный бюллетень друзей Национального железнодорожного музея.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)
• Викенс, Алан (22 марта 2002 г.). "Доктор Алан Викенс". Национальный железнодорожный музей.CS1 maint: ref = harv (ссылка на сайт)

внешняя ссылка

• APT-E
• APT-P
• APT-E в Олд Долби
• Тесты высокоскоростного пантографа APT-P на WCML
• Сайт расширенной информации о пассажирских поездах
• Сайт усовершенствованной реставрации пассажирских поездов
• Улучшенный пассажирский поезд на Центр наследия Крю