Кіріспе
Локомотивтер арқылы пойызға электр қуатымен жабдықтау
Теміржол көлігінде, пойыздың алдындағы қуат (PAC), сондай-ақ электрмен жабдықтау (ETS) деп те аталады, жолаушылар пойзындағы электр қуатын тарату жүйесі болып табылады. Пойыздың алдыңғы немесе "басындағы" бөлігінде орналасқан қуат көзі, әдетте локомотив (немесе генераторлық вагон), жылыту, жарықтандыру, электр жабдықтары және басқа да "қонақ үй" қажеттіліктері үшін электр энергиясын қамтамасыз етеді. Теңіздегі аналогы – қонақ үйдің электр қуаты. 1881 жылдың қазанында Лондон, Брайтон және Оңтүстік жағалау темір жолының Лондоннан Брайтонға қарайғы маршрутта жолаушылар вагондарын жарықтандыруға жасаған сәтті әрекеті, әлемде пойыздарды электрмен жарықтандырудың бастауын берді.
Тарих
1842 жылы пойыздарды жарықтандыру үшін май шамдары енгізілді. 1870 жылы экономикалық себептерге байланысты Ланкашир және Йоркшир темір жолы мұнайды көмір газымен ауыстырды, бірақ пойыздың ішінде газ баллоны жарылып, олар бұл тәжірибеден бас тартуға мәжбүр болды. 1887 жылы АҚШ-тағы «Флорида Специал» және «Чикаго Лимитед» пойыздарының багаж вагондарында орналасқан бумен жұмыс істейтін генераторлар, пойыздың барлық вагондарын сымдармен жалғап, электр жарығымен қамтамасыз етті, осылайша локомотивтен қуат берудің тағы бір түрін енгізді. Мұнай газының жарығы электр жарығына қарағанда күштірек болғандықтан, 1913 жылдың қыркүйегіне дейін, Айсгилдегі Мидленд теміржолындағы апат көптеген жолаушылардың қаза болуына себеп болғанша, одан жиі қолданылды. Бұл апат теміржолдарды пойыздарды жарықтандыру үшін электр энергиясын пайдалануға итермеледі.
Басты аяғы электрлі автомобиль
Бас аяғы қуатты вагоны (генераторлы вагон деп те аталады) – бас аяғы қуатын ("HEP") қамтамасыз ететін теміржол вагоны. Көбінесе қазіргі заманғы локомотивтер HEP-ті өздері жеткізетіндіктен, мұндай вагондар көбінесе ескі локомотивтерді пайдаланатын мұражайлық теміржолдарда немесе жабдықтарын саяхаттарға шығаратын теміржол музейлерінде қолданылады. Кейбір бас аяғы қуатты вагондар бастапқыда басқа түрдегі жылжымалы құрам ретінде болған, кейін дизельдік генераторлармен және жанармай бактерілерімен қайта жабдықталып, жолаушылар вагондарына HEP жеткізуге арналған. Дизельдік вагондар көбірек таралған болса да, электрліктері де бар және HEP-сіз локомотивтермен сүйретілгенде немесе локомотивке қосылмағанда пойыздарды қуатпен қамтамасыз ету үшін пайдаланылады.
Қозғалтқыш
HEP генераторы локомотивке немесе генератор вагонына орнатылған жеке қозғалтқыш арқылы немесе локомотивтің негізгі қозғалтқышымен іске қосылуы мүмкін.
Жеке қозғалтқыштар
Genset-тің HEP-пен қамтамасыз етілуі көбінесе негізгі қозғалтқыштан (тұңғыш қозғалтқыш) тәуелсіз, қосымша дизельдік агрегат арқылы жүзеге асырылады. Мұндай қозғалтқыш-генератор жиынтықтары әдетте локомотивтің арт жағындағы бөлімшеге орнатылады. Тұңғыш қозғалтқыш пен HEP genset-і отынмен бірлесіп қолданылады. Қысқа пойыздарды электр энергиясымен қамтамасыз ету үшін кішкентай шасси астындағы қозғалтқыш/генератор жиынтықтары да жасалады.
Локомотивтің негізгі қозғалтқышы
Көптеген қолданыстарда локомотивтің негізгі қозғалтқышы жылдамдық пен бас бөлімінің қуатын қамтамасыз етеді. Егер HEP генераторы қозғалтқышпен жетектелсе, онда ол қажетті 50 Гц немесе 60 Гц айнымалы ток желісінің жиілігін сақтау үшін тұрақты жылдамдықпен (RPM) жұмыс істеуі керек. Инженерге газды жоғары ұстау қажет болмайды, себебі борттағы электроника орнатылған жиілікті сақтау үшін қозғалтқыштың жылдамдығын басқарады. Жақында локомотивтер статикалық инверторды пайдалана бастады, ол қозғалтқыштың кеңірек айналым диапазонына ие болуына мүмкіндік береді. Негізгі қозғалтқыштан алынған кезде, HEP жылдамдық қуатының есебінен жасалады. Мысалы, General Electric P32 және P40 локомотивтері HEP жеткізу кезінде тиісінше төмендетіледі. Fairbanks Morse P 12 42 HEP жабдықталған алғашқы локомотивтердің бірі болды, оның негізгі қозғалтқышы тұрақты жылдамдықпен жұмыс істеуге конфигурацияланған, ал қозғалтқыш генераторының шығысы тек өзгеретін қоздыру кернеуі арқылы реттелді. EMD локомотивінің негізгі қозғалтқышымен жұмыс істейтін HEP-тің алғашқы сынақтарының бірі 1969 жылы Milwaukee Road EMD E9 #33C локомотивінде жүргізілді, ол тұрақты жылдамдықты артқы қозғалтқышқа ие болу үшін қайта жабдықталды.
Электрлік жүктеме
HEP электр қуаты жарықтандыру, жылыту, желдету, кондиционерлеу, ас вагоны, ас үй және аккумуляторларды зарядтау жүктемесін қамтамасыз етеді. Әдеттегі вагондағы электр жүктемесі 20 кВт-тан басталып, Аляскада Princess Tours Ultra Dome вагондары сияқты ас үйі мен асханасы бар Dome вагонында 150 кВт-тан асуы мүмкін.
Солтүстік Америка
Пойыздың ұзындығы және Солтүстік Америкадағы жоғары қуат талаптарына байланысты, HEP үш фазалы айнымалы токпен (АЖ) 480 В (АҚШ стандарты), 575 В немесе 600 В кернеуде беріледі. Кернеуді төмендету үшін әр вагонда трансформаторлар орнатылған. Мысалы, Amtrak Cascades пойзында немесе Iarnród Éireann-нің CAF Mark 4 Driving Van Trailer-інде (GESAN құрастырған екі MAN 2846 LE 202 (320 кВт) / Letag (330 кВА) қозғалтқыш / генератор жиынтықтарымен). KiwiRail (Жаңа Зеландия) Tranz Scenic жолаушылар қызметтері үшін AG класты жүк генераторлық вагондарды пайдаланады; Tranz Metro Wairarapa желісінде SWG класты жолаушылар вагондары қолданылады, олардың бір бөлігі генератор орнатуға бейімделген. Ringling Bros. және Barnum & Bailey Circus пойзы жолаушылар вагондарына HEP беру үшін, пойызды тартатын теміржол локомотивтеріне тәуелділіктен құтылу мақсатында, кем дегенде бір арнайы жасалған электр вагонын пайдаланған. Ұлыбритания мен Швецияда IC125 және X2000 жоғары жылдамдықты пойыздарында 50 Гц жиілікті үш фазалы электр желісі бар.