Наклоняющийся поезд

Японский наклоняемый DMU серии KiHa 283 , который может наклоняться до 8 ° (6 ° при нормальной работе).

Поезд ČD Class 680 Pendolino , июль 2006 г.

Швейцарский SBB RABDe 500 на железнодорожной линии Хауэнштайн в мае 2007 года.

British Rail Class 370 (APT) проезжает мимо Крю в 1984 году.

Наклонный поезд — это поезд, имеющий механизм, позволяющий увеличивать скорость на обычных железнодорожных путях . Когда поезд (или другое транспортное средство) на скорости движется по повороту, объекты внутри поезда испытывают центробежную силу . Это может привести к скольжению пакетов или к тому, что сидящие пассажиры почувствуют себя раздавленными внешним подлокотником, а стоящие пассажиры потеряют равновесие, а при таких чрезмерных скоростях поезд может даже сойти с рельсов . Наклоняющиеся поезда предназначены для противодействия этому за счет наклона вагонов внутрь поворота, тем самым компенсируя перегрузку. Поезд может быть сконструирован таким образом, что силы инерции вызывают наклон ( пассивный наклон ), или он может иметь механизм с приводом от компьютера ( активный наклон ).

Первая конструкция автомобиля с пассивным наклоном была построена в США в 1937 году, а улучшенная версия была построена в 1939 году. Начало Второй мировой войны положило конец разработке. Talgo представила версию, основанную на конструкции шарнирно-сочлененной тележки, в 1950-х годах, и эта концепция использовалась в ряде коммерческих служб. Среди них был UAC TurboTrain , который был первым (хотя и недолговечным) опрокидывающимся поездом, поступившим в коммерческую эксплуатацию в 1968 году в США и Канаде. Япония проводила аналогичные эксперименты с конца 1960-х годов с 591-й серией. это превратилось в очень успешную серию Hitachi 381 , находящуюся в эксплуатации с 1973 года. Параллельно Fiat Ferroviaria в 1970 году произвел экспериментальный Y 0160, который в 1976 году превратился в семейство Pendolino и эксплуатировался в 11 странах. У всех них были проблемы с короткими поворотами, например, на распределительных станциях, где они имели тенденцию раскачиваться. Кроме того, из-за того, что каретки всегда раскачивались наружу, они размещали больший вес на внешней стороне поворота, что ограничивало их улучшение скорости прохождения поворотов примерно до 20%.

Начиная с конца 1960-х годов, British Rail также начала эксперименты со своим усовершенствованным пассажирским поездом (APT), который стал пионером концепции активного наклона, а также системы сигнализации в кабине, позволяющей осуществлять высокоскоростные железнодорожные перевозки по обычным путям. В семействе APT использовались гидравлические цилиндры в нижней части кареток, чтобы наклонять их, вращая их вокруг центральной точки, а не раскачивая наружу. Преимущество этого заключалось в том, что каретка удерживалась по центру тележек, что снижало нагрузку на рельсы, и ее можно было отключить при перемещении по переключателям. Из-за длительных политических задержек APT не приступил к эксплуатационным испытаниям до 1979 года, а в декабре 1981 года начал ограниченное регулярное обслуживание, причем средства массовой информации описывали первоначальный доход как с опозданием на пятнадцать лет , так и с тошнотой ; комплекты лишь на короткое время вступили в полную коммерческую эксплуатацию в 1985 году, прежде чем были сняты с производства, а соответствующие технологии проданы компании Alstom / Fiat Ferroviaria . К этому времени канадская конструкция LRC стала первым поездом с активным наклоном, который поступил на полную коммерческую эксплуатацию, начиная с Via Rail в 1981 году.

Дизайн

ICE T (класс DB 411) покидает поворот, показывая автомобили, наклоненные под разной степенью.

Самолеты и велосипеды при поворотах наклоняются внутрь, но автомобили и поезда не могут сделать этого самостоятельно. Автомобили с высоким центром тяжести, проходящие крутые повороты на высокой скорости, могут опрокинуться. Для облегчения поворотов внешний край проезжей части высокоскоростной автомагистрали или внешнего рельса железной дороги на повороте может быть скошен (приподнят) вверх. Сочетание наклона и центробежной силы создает эффективное ускорение, направленное вниз через пол, уменьшая или устраняя любые боковые компоненты.

Конкретный угол наклона («превышение») определяется предполагаемой скоростью автомобиля — более высокие скорости требуют большего крена. Однако с растущим желанием в 1960-х и 1970-х годах строить высокоскоростные железнодорожные сети возникла проблема: величина наклона, подходящая для высокоскоростных поездов, была бы чрезмерной для низкоскоростных местных пассажирских и грузовых поездов, разделяющих линии. . Первые усилия Японии по скоростному поезду в 1960-х годах позволили избежать этой проблемы, проложив совершенно новые линии в рамках усилий по перекалибровке, и французский TGV последовал той же схеме. Другие операторы не имели такой роскоши и обычно ограничивались гораздо более низкими скоростями.

Национальная железная дорога Испании Renfe взяла отечественное изобретение Talgo и превратила его в надежный высокоскоростной поезд для железных дорог с низкой плотностью движения. British Rail вложила значительные средства в технологию наклона поездов, чтобы преодолеть ограничения железнодорожной сети, расположенной в ограниченных по пространству населенных пунктах. Итальянская компания Trenitalia и Японские национальные железные дороги использовали технологию наклона для ускорения экспрессов на обычных путях через гористую местность.

Наклоняемые поезда предназначены для уменьшения воздействия центробежной силы на организм человека, но они все равно могут вызывать тошноту - проблему, которая широко наблюдалась в первых «пассивных» наклоняемых поездах, которые точно уравновешивали внешнюю силу. Эффект можно ощутить при максимальной скорости и наклоне, когда сочетание наклона внешнего вида и отсутствия соответствующей боковой силы может сбивать пассажиров с толку, как при « захватывающей поездке ».

Более ограниченного и медленного наклона можно добиться, используя активные, или «принудительные», механизмы наклона. В поездах, использующих эти механизмы, наклон инициируется компьютерами, которые «заставляют» кузова поездов наклоняться под определенными углами на основе информации о пути. Эта информация может храниться на борту поезда или обнаруживаться с помощью датчика в передней части поезда или с помощью маяков автоматической остановки поезда . Небольшая задержка реакции на эту информацию приводит к кратковременному воздействию боковой силы, пока автомобили реагируют. Было обнаружено, что когда автомобили наклоняются в самом начале поворота, а не во время поворота, укачивания не возникает. Исследователи обнаружили, что если наклонное движение уменьшить, чтобы компенсировать 80% или менее боковой кажущейся силы, пассажиры чувствуют себя в большей безопасности. Кроме того, укачивание в наклоняющихся поездах можно практически устранить, регулируя время наклона вагонов при входе и выходе из поворота.

Подобная технология, широко распространенная в Азии и Океании, известная как контролируемый пассивный наклон , достигает аналогичного эффекта за счет использования бортовых компьютеров для ограничения наклона, инициируемого с помощью инерции (как в традиционном пассивном наклоне). Автоматические маяки остановки поездов используются для информирования компьютеров о точном местоположении этих поездов и ограничения естественного наклона углами, указанными в данных пути.

Высокоскоростные поезда

См. Также: Высокоскоростная железная дорога.

Синкансэн серии JR N700 — первый наклоняемый поезд на высокоскоростной сети Японии.

Высокоскоростной наклоняемый поезд — это наклоняемый поезд, который движется на высокой скорости, которая обычно определяется в Европейском Союзе и включает скорость 200 км/ч (124 миль в час) для модернизированных путей и 250 км/ч (155 миль в час) или выше для новых путей. .

К наклоняющимся поездам, движущимся со скоростью 200 км/ч (124 миль в час) или более на модернизированных путях, относятся Acela в США, X 2000 в Швеции, Pendolinos Super и Voyagers в Соединенном Королевстве, и ICE TD в Германии (два последних с дизельным двигателем).

Некоторые старые высокоскоростные линии были построены для более низких скоростей (≤ 230 км/ч (143 миль в час)); новые наклоняемые составы поездов могут поддерживать на них более высокие скорости. Например, японский синкансэн серии N700 может наклоняться на один градус на синкансэне Токайдо , что позволяет поездам поддерживать скорость 270 км/ч (168 миль в час) даже на поворотах радиусом 2500 м (8200 футов), максимальная скорость которых ранее составляла 255 м. км/ч (158 миль в час).

Многие составы высокоскоростных поездов предназначены для работы на специально построенных высокоскоростных линиях, а затем продолжают свое движение по устаревшим линиям, модернизированным или нет. Там, где это оправдано устаревшими линиями, наклонный поезд может двигаться на более высоких скоростях на последнем, даже если это ниже нормального порога в 200 км/ч (124 миль в час), при этом двигаясь со скоростью 250 км/ч (155 миль в час) или выше, обычно с наклон отключен, на высокоскоростных линиях.

История

Маятниковый автомобиль

CBQ № 6000, один из трех экспериментальных автомобилей Pendulum, в Ванкувере, 1940-е годы.

Основная статья: Маятниковый автомобиль

Первой экспериментальной концепцией наклоняемого поезда были вагоны-стулья с маятниковой подвеской, разработанные Pacific Railway Equipment Company. Первый прототип с шарнирно-сочлененной тележкой был построен в 1937 году и в том же году испытан на железной дороге Атчисон, Топика и Санта-Фе . В 1939 году компания построила еще три предсерийные модели, используя более традиционные продольные тележки, и они, среди прочего, нашли применение в San Diegan . Установленный на высоких рессорах автомобиль наклонялся внутрь на поворотах, чтобы уравновесить недостаток наклона создаваемой центробежной силой. Начало Второй мировой войны помешало немедленным приказам, и эта концепция не была возрождена в послевоенное время.

эксперимент SNCF

В 1956 году SNCF экспериментировала с самоходной маятниковой машиной, которая также работала за счет центробежной силы. Этот эксперимент продемонстрировал необходимость активной системы подвески для наклона кузова тренера.

Маятниковый Тальго

Talgo Pendular в Праге, 1993 г.

Испанская компания Talgo представила первую широко успешную систему с общей тележкой, которая позволяла соединять вагоны встык, используя одну тележку вместо того, чтобы каждый вагон имел свои собственные тележки на обоих концах. Такая конструкция позволяет снизить вес и снизить износ рельсов.

В начале 1950-х годов Испанская национальная железная дорога Renfe экспериментировала с пассажирскими вагонами, сочетавшими тележку Talgo с новой пассивной системой наклона. В этой системе использовалась большая А-образная рама, соединенная с центром тележки, высота которой была равна высоте автомобилей. В верхней части буквы А находилась система подшипников, к которой крепились автомобили, а также система пружин и демпфирования для плавности ее движения. Поскольку автомобили были соединены в этой высшей точке, они могли раскачиваться в любую сторону вокруг оси подшипника, и это заставляло их естественным образом раскачиваться наружу на поворотах.

Первым испытанием Talgo в Соединенных Штатах стал John Quincy Adams с Fairbanks-Morse P-12-42 , испытанный железной дорогой Нью-Йорка, Нью-Хейвена и Хартфорда в 1957–1958 годах. Из-за технических неполадок и тяжелого финансового состояния железной дороги Нью-Хейвена состав был поставлен на хранение. Идея заинтересовала компанию Chesapeake & Ohio Railway , которая начала разработку того, что впоследствии стало UAC TurboTrain, с использованием той же системы. TurboTrain поступил на вооружение в США и Канаде в 1968 году.

Первым успешным европейским поездом с наклоняемым наклоном был Talgo в Испании, разработанный в 1970-х годах как легкий и быстрый поезд с пассивным наклоном. Ренфе широко принял эту систему, но первоначально ее деятельность ограничивалась Пиренейским полуостровом.

Первое полноценное коммерческое применение поездов с пассивным наклоном появилось в начале 1980-х годов с появлением Talgo Pendular . В настоящее время Talgo производит 21-е поколение. Поезда Talgo эксплуатируются в различных частях Европы и производятся по лицензии в Латинской Америке и Азии. В Северной Америке компания Amtrak использует поезда Talgo в своих маршрутах Cascades на северо-западе.

Первые наклоняемые серии Talgo были «маятниковыми», начиная с серии 400.

ОАК ТурбоТрейн

UAC TurboTrain оставался в эксплуатации в Канаде до 1980-х годов в Via Rail . ливрее

Первым наклоняемым поездом, вошедшим в регулярную эксплуатацию в Северной Америке, был UAC TurboTrain , использовавшийся компанией Canadian National в 1968 году. Некоторые цифры считают, что это первый действующий опрокидывающийся поезд в мире. Он обеспечивал ежедневное сообщение между Монреалем и Торонто со скоростью 160 км/ч (99 миль в час), пока в 1982 году его не заменили поезда Bombardier LRC , достигнув максимальной скорости 225 км/ч (140 миль в час) во время канадских испытаний. Компания Amtrak также эксплуатировала TurboTrains между Бостоном и Нью-Йорком. UAC Turbos имели пассивный механизм наклона, основанный на четырехбалочной схеме, и они послужили вдохновением для создания второго поколения поездов TALGO .

Пендолино

ETR 401 возле Анконы

ЭТР 600 , в эксплуатации с 2006 года.

В Италии исследования наклонного поезда начались в середине 1960-х годов, а концепция была запатентована в 1967 году двумя инженерами Fiat по железнодорожным материалам, Франко ди Майо и Луиджи Сантанера. Был построен и испытан ряд прототипов, в том числе автомобильный (самоходный) на базе ALn 668 , дизельный автомобиль ALn 668 1999 года, оснащенный наклоняемыми сиденьями для проверки воздействия технологий активного наклона. Первым работающим прототипом с наклоняемым кузовом был ETR Y 0160, автомобиль с электрическим приводом, выпущенный FIAT в 1969 году. Это был первый автомобиль, получивший название Pendolino .

Эта конструкция привела к созданию в 1975 году целого электропоезда ETR 401 , построенного компанией FIAT в двух экземплярах. Один был введен в эксплуатацию 2 июля 1976 года на линии Рим- Анкона (позже продленной до Римини ), которой управляют Итальянские государственные железные дороги . Между Римом и Анконой (295 км) поезд идет 2 часа 50 минут, а обычные поезда — 3 часа 30 минут. В поезде было четыре вагона, и его по большей части считали передвижной лабораторией новых технологий. Первоначально ETR 401 задумывался как первый из серии из четырех поездов, но правительство потеряло интерес к проекту из-за финансовых проблем, и проект был временно приостановлен, так как движение в 1983 году. Поезд использовался в демонстрационных кампаниях по зарубежные страны, такие как Германия, Швейцария, Чехословакия и Югославия. Второй агрегат был построен для обслуживания ширококолейных испанских линий Renfe в 1977 году под названием Platanito. Служба просуществовала недолго, поскольку проблемы с испанскими трассами сделали Платанито бесполезным.

Новый интерес итальянского правительства к проекту в середине 1980-х годов и внедрение новых технологий привели к пересмотру проекта ETR 401 с электронными системами, что привело к появлению немного более совершенного ETR 450 . первый Pendolino, поступивший на регулярную службу в мире. Благодаря конфигурации на 8 вагонов и максимальному наклону, уменьшенному до 8° с 10° у ETR 401, из соображений безопасности и комфорта ETR 450 может проехать по линии Рим-Милан менее чем за четыре часа со скоростью до 250 км. км/ч (160 миль в час). Число пассажиров увеличилось с 220 000 в 1988 году до 2,2 миллиона в 1993 году.

В 1989 году старые технологии и концепции некоторых частей ETR 450, а также внедрение новых технологий в тягу привели к разработке следующего поколения. Результатом стал ETR 460 , разработанный Джорджетто Джуджаро , поезд, который начал курсировать в 1996 году. Несмотря на технические проблемы, ETR 460 представил несколько инноваций, таких как более мощные асинхронные двигатели переменного тока. Поршни, приводящие в действие опрокидывающее действие, были размещены в тележке, а не по бокам кузова: это позволило реорганизовать тамбуры и зоны салона, повысив комфорт. Соединение тележки с кузовом чрезвычайно простое и легкое в изготовлении, а также дает преимущества в обслуживании.

ETR 460 поддерживает нагрузку на ось на чрезвычайно низком уровне (14,5 тонны на ось), что позволяет поезду преодолевать повороты на 35 % быстрее, чем обычные поезда междугороднего сообщения (локомотив и вагоны). Кузов, в котором используется технология крупномасштабного алюминия экструзии , имеет значительную модульность и позволяет снизить нагрузку на ось, полностью соблюдая при этом самые высокие стандарты безопасности, а также позволяет наилучшим образом использовать пространство с различными размерами загрузки.

ETR 460 было построено всего 10 единиц. Улучшенные версии включают ETR 470 для итало-швейцарской компании Cisalpino, ETR 460 France, позже названный ETR 463, используемый FS на маршруте Милан Лионе, и ETR 480 , используемый Trenitalia на итальянских высокоскоростных линиях переменного тока. Всего для FS было построено 34 электропоезда серии ETR 460/470/480.

Развитие технологии Pendolino продолжалось на итальянских заводах Alstom, а следующее поколение, New Pendolino , с 2006 года поставлялось в Трениталия и Чизальпино как ETR 600 и ETR 610 .

Итальянские Pendolino и их производные по-прежнему представляют собой самое популярное решение для активного опрокидывания в пассажирских поездах. Технология, используемая до сих пор, практически аналогична разработанной Fiat Ferroviaria в 1960-70-х годах.

Британская версия Pendolino, British Rail Class 390 , представляет собой электрический наклоняемый поезд со скоростью 225 км/ч (140 миль в час), которым управляет компания Avanti West Coast . Он проходит по главной линии Западного побережья ( от Лондона Юстон до Центрального Глазго , Ливерпуль-Лайм-стрит и Манчестер-Пикадилли ). Самолеты класса 390 начали эксплуатацию в 2001 году, и только один из них серьезно сошел с рельсов. Из-за ограничений сигнализации скорость автомобилей класса 390 в обычном режиме ограничена 201 км/ч (125 миль в час).

Японский дизайн

Серия 381 — первый наклоняемый электропоезд, поступивший в регулярную эксплуатацию по всему миру.

сети Японии Наклоняющиеся поезда уже давно стали основой экспресс-перевозок на традиционной узкоколейной . Из-за медленного и извилистого характера японских обычных линий Япония была одной из первых, кто начал использовать наклонные поезда, чтобы ускорить движение на перегруженных основных линиях. Междугородная электрическая железная дорога Одакю начала первые в Японии эксперименты по технологии наклона в 1960-х годах, установив пневматические тележки на электрические вагоны. в то время как Японские национальные железные дороги впервые применили технологию пассивного наклона на своем экспериментальном электропоезде серии 591, имея в виду коммерческие экспресс-услуги на горных линиях.

Первый коммерческий опрокидывающийся электропоезд в Азии был введен в эксплуатацию в 1973 году: электропоезда серии 381 на ограниченных экспресс-службах Синано курсируют на холмистой главной линии Тюо между Нагоей и Нагано и до сих пор работают на линии « Якумо » на линии Хакуби, несмотря на недостатки в ходовых качествах и повышенный износ гусениц из-за механизма наклона, допускавшего угол наклона до 5°.

DMU серии JR Shikoku 2000 преодолевает крутой поворот горной железнодорожной сети Сикоку.

В последние годы существования Японских национальных железных дорог проводились эксперименты с механически регулируемым пассивным наклоном — комбинацией, известной как «контролируемый пассивный наклон» (制御付き自然振子式), при которой наклон инициируется пассивно, но контролируется (и замедляется) компьютерами посредством механических механизмов. активная подвеска - кульминацией постприватизации стал выпуск DMU серии 2000 , построенный для JR Сикоку и представленный на ограниченных экспресс-службах Сиокадзэ и Нанпу в 1990 году. Поскольку проблемы тошноты при поездке и износа путей уменьшились, преимущества наклона поездов на горной железнодорожной системе Кейптауна (ширина колеи 1067 мм) вскоре стали очевидны, и с тех пор эти «полуактивные» наклоняемые поезда получили широкое распространение в поездах ограниченного экспресса. по всему архипелагу. Наиболее известные дизельные и электрические примеры этого поколения наклоняемых поездов включают JR Hokkaido компании серию KiHa 281 , JR East компании серию E351 , JR Central компании серию 383 , JR Shikoku компании серию 8000 и JR Kyushu. компании модель 885 ряд .

Это поколение конструкций пользуется некоторой популярностью за рубежом: серия 8000 служит основой для электропоездов с наклонным механизмом , построенных для сети Cape Gauge компании Queensland Rail . Серия 885, построенная как часть семейства Hitachi A-train , служит основой тайваньской наклоняемой электропоезда серии TEMU1000 для услуг Taroko Express . и некоторые варианты без наклона, включая British Rail Class 395 и British Rail Class 801 .

Тайваньская серия TEMU1000, основанная на серии JR Kyushu 885.

Более поздние разработки в области пневматической активной подвески - на основе DB Class 403 (1973), построенного десятилетиями ранее - создали поколение поездов с более ограниченным наклоном (около 2 °), но более экономичными в строительстве и простыми в обслуживании. Экспериментальный 300X , построенный в 1995 году, превратился в серию N700 , первую прибыльную наклонную установку Синкансэн в 2007 году. Применение на линиях Синкансэн , которые не получили бы больших преимуществ от механических механизмов наклона из-за их и без того пологих кривых, допускающих высокие скорости, позволило для большего комфорта езды, меньшего износа гусениц и немного более высоких скоростей, что приводит к увеличению частоты. Простота этой технологии позволила небольшим частным операторам внедрить наклоняемые поезда, такие как Odakyu серии 50000 VSE , роскошный экскурсионный экспресс с активной подвеской, введенный не для увеличения скорости, а для повышения комфорта езды; и даже достаточно дешев, чтобы его можно было использовать в пригородных поездах, таких как JR Hokkaido. от серия KiHa 201 , что улучшило скорость и частоту движения . частично неэлектрифицированной пригородной железнодорожной системы Саппоро На сегодняшний день это также одно из немногих применений технологии наклона в пригородных поездах типа метро.

KiHa 201 DMU — уникальное применение технологии активной подвески в пригородном поезде.

Немецкие дизайны

DB DMU 611 508 в Нюрнберге

ICE TD в регулярной эксплуатации в 2002 г.

Deutsche Bundesbahn начала испытания наклоняемых поездов в Германии на своем классе 634 в 1967 году, когда некоторые DMU класса 624 были оснащены пассивными системами наклона. Поскольку пассажиры почувствовали укачивание, технология наклона была отключена, а затем удалена. Испытания продолжились с прототипами следующих агрегатов класса 614 , но из-за вновь неудовлетворительных результатов серийные типы были поставлены без системы наклона.

Еще одним ранним поездом с технологией наклона был Deutsche Bundesbahn ( класса 403 сегодня этот номер используется ICE 3 высокоскоростной электропоезд ). После обслуживания InterCity до 1979 года он также использовался для трансфера из аэропорта между Дюссельдорфом и Франкфуртом (см. Также: Служба AiRail ). Класс 403 мог наклоняться на 4 °, но фиксированные пантографы ограничивали этот угол до 2 °. Вскоре после того, как поезд был введен в эксплуатацию, технология наклона была отключена, поскольку многие пассажиры испытывали укачивание, поскольку точка поворота была слишком низкой.

Следующая попытка была предпринята с использованием DMU и проверенной итальянской гидравлической системы активного наклона. В период с 1988 по 1990 год компания DB ввела в эксплуатацию 20 единиц класса 610 для быстрого регионального движения. На этот раз результаты оказались вполне удовлетворительными и позволили значительно сократить время работы. За комплектами класса 610 последовал класс 611 , который в основном был построен для той же цели (быстрое региональное движение со скоростью до 160 км / ч (99 миль в час) на извилистых неэлектрифицированных линиях). Система наклона Class 611 была электрической, с максимальным наклоном 8°, основанной на военной технологии танка Leopard . После ввода в эксплуатацию в 1996 году этот класс из 50 единиц столкнулся с проблемами как с недавно разработанной системой наклона, так и с шасси и осями, и был признан неудачным. Система наклона не работала до 2006 года, когда проблемы решили усиленные оси и обновления системы. Принимая во внимание эти проблемы, DB заказал полную реорганизацию, в результате которой был разработан класс 612 . Всего с 1998 года ДБ было введено в эксплуатацию 192 единицы. Система наклона оказалась надежной. В 2004 году на ряде колесных пар были обнаружены трещины, и снова пришлось заменить колеса и оси. Сегодня класс 612 снова работает в наклонном режиме и составляет основу быстрой региональной службы DB на неэлектрифицированных линиях. Дополнительные единицы были проданы Хорватия , где они используются для междугородних перевозок.

В 1999 году DB смогла использовать технологию опрокидывания для своих InterCityExpress услуг классов 411 и 415 , когда был введен в эксплуатацию высокоскоростной электрический поезд с опрокидыванием. В то время как классы с 401 по 403 (без технологии наклона) должны были охватывать недавно построенные или модернизированные высокоскоростные линии со скоростью до 300 км/ч (186 миль в час) (ICE 3, класс 403), классы 411 и 415 с максимальной скоростью 230 км/ч. h (143 миль в час) были разработаны для старых извилистых основных строп. Всего на данный момент построено 60 самолетов класса 411 и 11 самолетов класса 415 (укороченная версия). Оба класса надежно работали до конца 2008 года, когда во время плановой проверки на оси были обнаружены трещины. Механизм наклона отключен с 23 октября 2008 г. а интервалы технического обслуживания были резко сокращены, что привело к серьезным сбоям в обслуживании.

Большая часть технической схемы заимствована из ICE 3 . Австрийская компания ÖBB приобрела три установки в 2007 году и эксплуатирует их совместно с DB для перевозок из Германии в Австрию. название ICE-T Несмотря на то, что DB присвоила классу 411/415 , первоначально T означало не наклоняемый , а Triebwagen (самоходный автомобиль), поскольку отдел маркетинга DB сначала счел максимальную скорость слишком низкой для присвоения InterCityExpress. марки и поэтому планировали называть этот класс IC-T (InterCity-Triebwagen).

Довольно неудачной оказалась адаптация класса 411/415 для дизельных двигателей. было введено в эксплуатацию в общей сложности 20 единиц В 2001 году на линии Дрезден – Мюнхен , но с этими единицами класса 605 (ICE-TD) с самого начала возникли проблемы. После поломки оси в 2002 году все оставшиеся 19 единиц (одна упала с рабочей платформы) были выведены из эксплуатации. Несмотря на то, что через год поезда снова были допущены к эксплуатации, Д.Б. посчитал их эксплуатацию слишком дорогой. В 2006 году эти поезда использовались в качестве поездов-усилителей, а с 2008 по 2017 год они курсировали по маршруту Гамбург – Копенгаген . С 2018 и 2021 годов в эксплуатации находятся два агрегата в качестве усовершенствованного испытательного поезда TrainLab .

Легкий, быстрый, удобный

По железной дороге LRC

В 1966 году консорциум канадских промышленных фирм начал рассматривать возможность создания конкурента TurboTrain с традиционным двигателем, который в конечном итоге превратился в LRC в начале 1970-х годов (Light, Rapid, Comfortable). В этой конструкции также использовалась система активного наклона, но по форме она сильно отличалась от APT. Вагоны ехали по двум С-образным швеллерам, установленным в верхней части тележек. Наклон осуществлялся домкратами, толкавшими днище вагона из стороны в сторону по этим каналам.

Компания Amtrak экспериментировала с LRC в 1980 году, но семь лет спустя отказалась от нее. В Канаде она поступила на вооружение в 1981 году, опередив APT и став первой действующей системой активного наклона. Каретки LRC продолжают использоваться и сегодня, хотя механизмы наклона снимаются для снижения веса и затрат на техническое обслуживание.

С тех пор Bombardier использовала обновленные версии вагонов LRC для Amtrak компании Acela , третьего поколения наклоняемых ICE, нового поколения быстрых британских поездов ( Super Voyager ) и экспериментального JetTrain .

Усовершенствованный пассажирский поезд

Основная статья: Усовершенствованный пассажирский поезд

Усовершенствованный пассажирский поезд (APT) изначально был экспериментальным проектом British Rail , поезд поступил в ограниченное обслуживание в декабре 1981 года . Хотя в конечном итоге поезд был заброшен, он стал пионером в области активного наклона, позволяющего преодолевать крутые повороты на более высоких скоростях, чем предыдущие поезда с пассивным наклоном. В 1970-х и 1980-х годах компания British Rail хотела создать усовершенствованный скоростной поезд, который мог бы преодолевать извилистую и извилистую железнодорожную систему Великобритании викторианской эпохи . Обычные поезда были ограничены в скорости из-за кривизны сети.

APT-E, на подъездных путях Дерби RTC, 1972 год.

Инженеры исследовательского отдела , открытого в 1964 году, проделали фундаментальную работу по динамике транспортных средств, а APT в некоторой степени стал ее продолжением. Существующий отдел главных инженеров-механиков и электриков не был учтен в новом проекте, что вызвало недовольство его инженеров. Работа включала эксперименты с алюминиевыми кузовами, турбинами, подвеской и тележками, сигнализацией кабины, автоматической защитой поездов и активным наклоном.

APT-E (E — экспериментальный) приводился в движение газовыми турбинами; АПТ-П (прототип «П») был электрическим. Поезд не наклонялся и был разработан, чтобы побить рекорд скорости британских железных дорог. Наклон поездов с использованием пассивного наклона не был чем-то новым, но был необычным и не получил широкого распространения. Инженеры решили, что активный наклон является ключом к преодолению поворотов на гораздо более высоких скоростях.

Поезд имел гидродинамические тормоза и легкие шарнирно-сочлененные кузова с двумя силовыми вагонами в центре поезда. Когда прототипы были построены, отработаны и проверены, группа инженерных разработок была расформирована, а поезда переданы для строительства собственному инженерному отделу British Rail. Инженеры-разработчики перешли к другим областям, в то время как British Rail разработала поезд в серийную модель. Инженеры BR, которые практически не участвовали в разработке поезда, изменили некоторые основные и проверенные инженерные аспекты. Например, они заменили активный механизм наклона на пневматический , а не на отработанную и проверенную гидравлику .

Поезда были введены в эксплуатацию в 1981 году, но практически сразу же выведены из эксплуатации. Во время первоначальных испытаний некоторые пассажиры жаловались на тошноту из-за наклона. Впоследствии выяснилось, что этого можно было избежать, немного уменьшив наклон, чтобы некоторое ощущение прохождения поворота все же оставалось. Поезда АПТ-П были вновь введены в эксплуатацию в середине 1984 года и курсировали регулярно в течение года, причем возникшие проблемы были устранены. Однако под руководством собственного инженерного руководства, которое чувствовало себя ущемленным и обойденным в проекте, который они не разработали, не было ни политической, ни управленческой воли продолжать проект путем массового производства запланированных серийных автомобилей APT-S. Несмотря на окончательный успех, проект был свернут British Rail в 1986 году. больше по политическим причинам, чем по техническим.

Большая часть технологий, разработанных для силовых вагонов, впоследствии была использована в локомотивах InterCity 225 Class 91 и вагонах Mark 4 , которые были спроектированы для модернизации наклонным оборудованием и курсируют по маршруту главной линии Восточного побережья от Лондона до Лидса и Эдинбурга .

Х 2000 г.

Шведский X2 в Граверсфорсе

В 1990 году шведские железные дороги ввели высокоскоростное сообщение под названием X 2000 . В поезде используется активная система наклона, позволяющая развивать более высокую скорость (200 км/ч или 124 мили в час) на стандартном пути. Поезд также использовался в Норвегии и Дании, но позже поезд был снят с эксплуатации в Норвегии. X2000 был совместным проектом компании Kalmar Verkstad , шведских железных дорог и ASEA . X 2000 тестировался в США, Канаде, Австралии и Китае.

Маятниковый поезд TGV

В 1998 году SNCF поддалась политическому давлению (поезд с наклонным механизмом представлял реальную угрозу для сети выделенных высокоскоростных линий TGV) и ввела в эксплуатацию экспериментальный маятниковый механизм TGV. Наклонялись только пассажирские прицепы, в то время как у двух тяжелых автомобилей тележки оставались ненаклоняющимися. По итогам программы испытаний его снова переоборудовали в поезд TGV-PSE .

ИнтерСити Нейгезуг

Швейцария получила свой первый наклоняемый поезд на своей территории (не считая Cisalpino , который прибыл в Швейцарию в 1996 году) 28 мая 2000 года. ICN ( InterCity Neigezug , или InterCity Tilting Train) был изготовлен компанией Bombardier, включая систему наклона, разработанную SIG. (сегодня АЛЬСТОМ). Он начал работу на линии из Женевы через Биль / Бьен и Цюрих в Санкт-Галлен . Был основным перевозчиком национальной выставки Экспо.02 .

Бомбардье Супер Вояджер

сорок четыре дизель-электрических класса 221 самолета Super Voyager заказала Virgin CrossCountry для работы в режиме наклона на главной линии Западного побережья и между Оксфордом и Банбери . После того, как в 2007 году парк был разделен между Arriva CrossCountry и Virgin Trains West Coast , первая вывела из строя, а затем сняла наклонное оборудование со своих самолетов класса 221.

Наклоняющийся поезд-экспресс

Основная статья: Наклонный поезд-экспресс

Tilting Train Express (TTX) или Hanvit 200 — это прототип экспериментального наклоняемого поезда с шестью вагонами, разработанный и построенный в Южной Корее. Представленный в 2007 году, он прошел несколько тестовых запусков, в том числе один, в котором была зафиксирована максимальная скорость 223 км/ч. Однако никаких производственных единиц произведено не было, поскольку было решено, что выпрямление существующих путей и накренение рельсов будет менее затратным. Однако в 2014 году были проведены дальнейшие тестовые запуски для тестирования системы LTE-R.

Технология

Электрический наклонный поезд . В 1999 году электрический наклоняемый поезд установил австралийский рекорд скорости в 210 км/ч, став самым быстрым узкоколейным поездом в эксплуатации.

Поезд X 2000 во время турне по США на станции Чикаго Юнион , штат Иллинойс , 1993 год. На этом составном изображении показано, до какой степени поезд может наклоняться в любом направлении.

Демонстрация технологии наклона SBB RABDe 500 на стенде.

Многие проблемы, связанные с укачиванием, связаны с тем фактом, что традиционные сервосистемы неадекватно реагируют на изменения траекторных сил, и даже небольшие ошибки, хотя и не осознаваемые сознательно, вызывают тошноту из-за своей незнакомой природы. В оригинальном Fiat ETR 401 в каждом вагоне использовались отдельные гироскопы, поэтому наблюдалось отставание, хотя тошнота не была серьезной проблемой для этого поезда. решит Предполагалось, что APT эту проблему за счет использования гироскопов на концах поезда и системы управления ведущим/ведомым, которая определяла «кривую наклона» для всего поезда. Казалось бы, технологии той эпохи не могли должным образом реализовать эту технику.

Современные наклоняемые поезда используют современную систему обработки сигналов, которая определяет направление движения впереди и способна прогнозировать оптимальные сигналы управления для отдельных вагонов. Жалобы на тошноту во многом ушли в прошлое.

Некоторые опрокидывающиеся поезда курсируют по узкоколейным железным дорогам . В Японии в горных районах много узкоколейных линий, и для движения там предназначены наклоняемые поезда. В Австралии поезд QR Tilt Train курсирует между Кэрнсом и считается Брисбеном и самым быстрым узкоколейным поездом в мире, развивающим скорость 160 км/ч (99 миль в час). Электрический наклонный поезд также является рекордсменом самого быстрого узкоколейного поезда по максимальной тестовой скорости, достигающей 210 ​​км/ч.

При наклоне электропоездов необходимо учитывать, чтобы пантографы находились в пределах колеи железной дороги. При установке на крыше наклоняющегося автомобиля пантограф обычно раскачивается в противоположном направлении, чтобы компенсировать степень наклона. Это делается механически, например, на британском Alstom Pendolino класса 390 . Однако в немецких классах 411 и 415 пантографы установлены на отдельной неопрокидывающейся раме внутри вагона.

Наклон поездов по всему миру

Avanti West Coast компании Поезд класса 390 Alstom Pendolino является флагманским поездом главной линии Западного побережья Соединенного Королевства.

Поезда Renfe Class 102 / Talgo 350, используемые на AVE в Испании. высокоскоростных линиях

Шведский X2 тентованный поезд

Поезда с опрокидыванием силами инерции (пассивный опрокидывание):

• Тальго XXI (Испания)
• ОАК TurboTrain (США, Канада)
• Серия JNR 381 (Япония), представленная в 1973 году бывшими Японскими национальными железными дорогами. В настоящее время используется JR West для ограниченных экспресс-услуг Якумо .

Поезда с наклоном, инициируемым силами инерции, но регулируемым компьютером:

• JR Shikoku Серия 2000 (Япония, 1989 г.), первый наклонный DMU в мире . В настоящее время используется на многочисленных ограниченных экспрессах в Сикоку , включая Асидзури , Исидзути , Нанпу , Симанто , Сиокадзэ , Увакай и Узушио . Модернизированная серия N2000 была представлена ​​в 1995 году.
• Серия JR Hokkaido KiHa 281 (Япония, 1992 г.), под маркой Heat 281 или Furico 281 . Используется в ограниченной экспресс-службе Super Hokuto .
• Серия JR Shikoku 8000 (Япония, 1992 г.). Используется на ограниченных экспресс-службах линии Ёсан , а именно Исидзути и Сиокадзэ .
• JR East Серия E351 (Япония, 1993 г.), ранее использовавшаяся в ограниченном экспрессе Super Azusa .
• Chizu Express Серия HOT7000 (Япония, 1994 г.), используемая в ограниченном экспрессе Super Hakuto .
• JR Central Серия 383 (Япония, 1994 г.), используемая на ограниченном экспрессе Wide View Shinano .
• Серия JR Kyushu 883 (Япония, 1994 г.), используемая на ограниченных экспрессах Nichirin , Huis ten Bosch и Kamome .
• Серия JR Hokkaido KiHa 283 (Япония, 1995 г.) под торговой маркой Furico 283 и использовалась на ограниченных экспрессах Super Hokuto , Super Ōzora и Super Tokachi .
• Серия JR West 283 (Япония, 1996 г.), используемая на ограниченном экспрессе Куросио .
• Серия JR Kyushu 885 (Япония, 1999 г.), используемая в ограниченных экспрессах Kamome и Sonic .
• Серия JR West KiHa 187 (Япония, 2001 г.), используемая на ограниченных экспрессах Super Inaba , Super Matsukaze и Super Oki .
• Серия JR Shikoku 2700 (Япония, 2019 г.), используется на Ashizuri , Nanpū , Shimanto и Uzushio ограниченных экспрессах .
• TRA Серия TEMU1000 (Тайвань, 2007 г.) используется для Taroko Express на основе серии JR Kyushū 885.
• Наклонный поезд компании QR , дизельных и электрических наклоняемых поездов Traveltrains (Австралия), курсирующий между Брисбеном и Кэрнсом . Электрический наклонный поезд создан на основе серии JR Shikoku 8000 .

Поезда с активным наклоном, управляемым сенсорной информацией, предоставляемой акселерометрами :

• LRC разработан MLW перед покупкой Bombardier (Канада)

Поезда с наклоном, управляемым компьютером:

• Acela (США), Bombardier, высокоскоростной наклоняемый поезд, построенный курсирующий между Бостоном и Вашингтоном.
• Advanced Passenger Train (Великобритания), проект British Rail по созданию высокоскоростных междугородних поездов с наклоном, которые в 1980-х годах обслуживались ограниченно, от лондонского Юстона до Глазго.
• British Rail Class 390 «Pendolino» (Великобритания), высокоскоростной поезд, курсирующий компанией Avanti West Coast из лондонского Юстона в Ливерпуль/Манчестер/Глазго/Бирмингем и Вулверхэмптон.
• Альфа Пендулар (Португалия)
• ЭлетроТрено (Италия)
• ICE-T , также называемый ICT (Германия), наклонная версия ICE .
• ICN (Швейцария), новое поколение опрокидывающихся поездов, эксплуатируемых компанией Swiss Rail, компанией Bombardier , курсирующий между Цюрихом и Женевой. высокоскоростной опрокидывающийся поезд, построенный
• JetTrain (Северная Америка), экспериментальный неэлектрический высокоскоростной поезд Bombardier.
• NSB Класс 73 (Норвегия)
• Класс NSB 93 (Норвегия) Используется на неэлектрифицированных региональных службах в северной Норвегии.
• SŽ серия 310 ( InterCitySlovenija ), высокоскоростной опрокидывающийся поезд, курсирующий между Любляной , Марибором и Копером.
• RegioSwinger (Германия и Хорватия), дизельный региональный опрокидывающийся поезд. В Хорватии ( Хорватские железные дороги ) поезд обслуживает услуги премиум-бренда InterCity Nagibni (ICN) по маршрутам Загреб — Осиек , Загреб — Вараждин , Загреб — Сплит и Загреб — Риека.
• Pendolino (Италия, Финляндия, Великобритания и Чехия), построенный компанией Alstom (ранее Fiat ); см. также British Rail Class 390 и финский VR Class Sm3 .
• Super Voyager , Bombardier , курсирующий между Лондоном и Холихедом / Рексхэмом / Честером и Бирмингемом в Эдинбург или Глазго. высокоскоростной наклоняемый поезд, построенный
• X2 (Швеция), с механизмом наклона ABB . Он также использовался в Китае под названием Синшису .
• JR Hokkaido Серия KiHa 201 (Япония, 1996 г.), используемая для пригородных зон в стиле метро и порогов вокруг Саппоро .
• JR Hokkaido Серия KiHa 261 (Япония, 1999 г.), под маркой Tilt 261 . Используется в ограниченной экспресс-службе Super Sōya .
• Серия Meitetsu 1600 (Япония, 1999 г.) под торговой маркой Panorama Super . В основном используется для Meitetsu Nishio Line . ограниченных экспрессов
• Серия Meitetsu 2000 (Япония, 2004 г.), под брендом μ-Sky . Используется на ограниченных экспрессах, соединяющих Нагою и международный аэропорт Тюбу Сентрейр .
• Odakyu 50000 серии VSE (Япония, 2005 г.), используется для Romancecar . ограниченных экспресс-услуг
• TTX ( Южная Корея , 2007 г.), позже названный Hanvit 200, экспериментальный прототип для потенциальных опрокидывающихся поездов в Южной Корее, с максимальной скоростью 200 км/ч и рабочей скоростью 180 км/ч. Производственные единицы не производятся.
• Синкансэн серии N700 (кроме серий N700-7000/8000) (Япония, 2007 г.), представленный компаниями JR Central и JR West и используемый в службах Синкансэн Токайдо и Санё .
• Синкансэн серии E5 (Япония, 2011 г.), представленный компанией JR East, используется на Синкансэн Тохоку и Хоккайдо службах . Объединен с почти идентичными устройствами серии H5.
• Синкансэн серии E6 (Япония, 2013 г.), представленный JR East, используется в Синкансэн Тохоку и Акита Синкансэн . службах
• Серия TRA TEMU2000 (Тайвань, 2013 г.) используется для Puyuma Express .
• Синкансэн серии H5 (Япония, 2014 г.), представленный компанией JR Hokkaido, используется на Синкансэн Тохоку и Хоккайдо службах . Объединен с почти идентичными устройствами серии E5.
• Серия 8600 (Япония, 2014 г.), представленная JR Shikoku, используется в Shiokaze и Ishizuchi . ограниченных экспрессах
• Серия E353 (Япония, 2015 г.), представленная JR East, используется на Azusa и Kaiji . ограниченных экспрессах
• Серия 2600 (Япония, 2017 г.), представленная JR Shikoku, используется на Uzushio и Shimanto . ограниченных экспрессах

См. также

• ФМ П-12-42

Ссылки

Библиография

• Литвак, Исайя; Мауле, Кристофер (1982). Легко-скоростной комфортабельный поезд (LRC) и транзитная система средней мощности (ICTS): два тематических исследования инноваций в отрасли производства оборудования для городского транспорта . Совместная программа Университета Торонто и Йоркского университета в области транспорта.
• Маурер, Чарльз Э. (июль 1975 г.). «Поезд со скоростью 120 миль в час» . Популярная наука . № июль 1975 г., стр. 59–61.
• Поттер, Стивен (1987). На правильном пути?: пределы технологических инноваций . Лондон, Великобритания: Фрэнсис Пинтер (Издательство) Limited. ISBN  0-86187-580-Х .
• Симмонс, Джек; Биддл, Гордон (1997). Оксфордский справочник по истории британских железных дорог: с 1603 по 1990-е годы . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. ISBN  0-19-211697-5 .
• Уильямс, Хью (1985). APT: невыполненное обещание . Ian Allan Ltd. Шеппертон, Суррей: ISBN  0-7110-1474-4 .

Внешние ссылки

• Фотографии японских поездов — немного под наклоном
• Amtrak наконец-то ускорился
• Комфорт езды и укачивание в наклоняющихся поездах
• Шведский X2