Жоғары жылдамдықтық эксперименттік пойыз – JetTrain
JetTrain
Жолаушылар пойызы JetTrain: Bombardier Transportation ұсынған, Солтүстік Америкадағы жылдам қызметтерді қолжетімді етуге бағытталған инновациялық жоба. Газ турбинасымен жұмыс істейді.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
JetTrain – Bombardier Transportation компаниясының Солтүстік Америкадағы жолаушылар теміржолдарына еуропалық үлгідегі жоғары жылдамдықты қызметті қаржылық тұрғыдан тартымды ету мақсатымен жасаған эксперименталды жоғары жылдамдықты жолаушылар пойызының тұжырымдамасы. Ол 1990-шы жылдары Amtrak үшін Bombardier компаниясы салған, толығымен электр локомотивтерін пайдаланған Acela Express пойыздарында қолданылған, LRC негізінде жасалған көлбеу вагондарды пайдалануға арналған. Acela-дан айырмашылығы, электр желілерімен қуаттандырылатын JetTrain газ турбиналық қозғалтқыш, аз қуатты дизельді қозғалтқыш, редукторлық беріліс қорабы және екі генераторды электр жетегіне қуат беру үшін пайдалануға тиіс болған. Бұл оған электрленбеген желілерде жоғары жылдамдықпен жүруге мүмкіндік берер еді.
Experimental high speed passenger trainset
The JetTrain was an experimental high speed passenger train concept created by Bombardier Transportation in an attempt to make European style high speed service more financially appealing to passenger railways throughout North America. It was designed to use the same LRC derived tilting carriages as the Acela Express trains that Bombardier built for Amtrak in the 1990s, which used all electric locomotives. Unlike the Acela, powered electrically by overhead lines, the JetTrain would have used a combination of a gas turbine engine, a low power diesel engine, a reduction gearbox, and two alternators to power electric traction motors. This would have allowed it to run at high speeds on non electrified lines.
Газ турбиналы қозғалтқыштар
Турбиналық қозғалтқыштар өндірілген жалпы қуатының 65%-ын қозғалтқыштың алдыңғы жағындағы компрессорды іске қосуға жұмсайды. Бұл, қозғалтқыш бос жүріс күйіне келгенде, ешқандай пайдалы энергия шығармай, толық жылдамдықтағы отынның 65%-ын әлі де жағып тұратынын білдіреді. Осы себепті турбиналық қозғалтқыштар ұзақ уақыт бойы жоғары қуат режимінде жұмыс істейтін салаларда ғана тиімді, мысалы, ұшақтарда, электр энергиясын өндіруде немесе қашықтығы ұзақ пойыздарда. Төмен қуатта жұмыс істеу жиі кездесетін салаларда олар көбінесе тиімсіз, сондықтан автомобильдерде де қолданылмады. 1950-1960 жылдары авиациялық отынның бағасы төмен болған кезде, қозғалтқыштың механикалық артықшылықтары – қарапайымдылығы мен жеңіл салмағы отын шығындарының артуын өтеді. 1950-1960 жылдары жолаушылар мен жүк вагондарынан тұратын бірнеше турбиналық, төмен жылдамдықты пойыз жобалары ұсынылды. 1960 жылдары Солтүстік Америкадағы UAC TurboTrain, британдық Advanced Passenger Train (APT) және француздық TGV 001 сияқты бірнеше жоғары жылдамдықты жолаушылар пойыздары жобаланды. 1970 жылдары, әсіресе 1973 жылғы мұнай дағдарысынан кейін, бұл артықшылықтар отын бағасының өсуімен күресе алмады, нәтижесінде көптеген турбиналық пойыз жобалары тоқтатылды. Францияда 2000 жылға дейін газ турбинасымен жұмыс істейтін екі үлкен класты қалааралық вагондар (ETG және RTG) пайдаланылды, бірақ TGV және APT екеуі де электр қуатына көшті, олардың жұмысын қамтамасыз ету үшін жоғары кернеулі электр желілері орнатылды. Солтүстік Америкада теміржол желілерін жаңартуға қаражат шектеулі болғандықтан, электр қуаты тек ең жүйрік бағыттарда ғана қолданылды және осы күнгі күні де сирек кездеседі. Canadian National Railway (CN) және Via Rail 1980 жылдардың басына дейін TurboTrains пойыздарын пайдаланды, содан кейін олар LRC пойызы сияқты дизель-электрлік локомотивтермен ауыстырылды. Amtrak 2003 жылға дейін Rohr Turboliners пойыздарын пайдалануды жалғастырды.
Turbine engines use as much as 65% of their overall generated power to run the compressor at the front of the engine. This means that when the engine is set to idle, with no net energy output, the engine is still burning 65% of the fuel it would at full speed. This makes turbine engines attractive only in roles where they are run at high power settings for long periods of time, as is the case in aircraft, power generation, or long range train service. They are generally unattractive in roles where low power operation is common, which is why they have also been unsuccessful in automobiles. When jet fuel was very inexpensive in the 1950s and 1960s the mechanical advantages of the engine its inherent simplicity and very light weight made up for the increased fuel costs. Several turbine powered low speed train designs were introduced during the 1950s and 1960s, including both passenger and cargo engines. A number of high speed passenger trainsets were also being designed in the 1960s, including the UAC TurboTrain in North America, the British Advanced Passenger Train (APT) and the French TGV 001. By the 1970s, especially after the 1973 oil crisis, these advantages were no longer enough to overcome the increased fuel costs, and most turbine based train designs disappeared. While two large classes of gas turbine powered intercity railcars (ETG and RTG) continued to be used in France up until about 2000, both the TGV and APT switched to all electric operation, with the installation of overhead lines to support them. In North America, where funding to upgrade rail lines was limited, electric operation was only an option for the busiest routes, and remains rare. Canadian National Railway (CN) and Via Rail continued to run their TurboTrains into the early 1980s, before they too were replaced with diesel electric units, such as the LRC train. Amtrak continued to run Rohr Turboliners until about 2003.
JetTrain
Соңғы онжылдықтарда орын алған тағы бір өзгеріс – қоршаған ортаны бақылау және ойын-сауық жүйелерін іске қосу үшін пойыздың қалған бөлігіне электр қуатын беру мақсатында бас бөліміндегі қуатты кеңінен пайдалану және стандарттау. Осы қуат талаптарының салыстырмалы түрде тұрақты болуына байланысты, тіпті пойыз тұрған кезде де, осы рөл үшін жеке қозғалтқыш қолдану жиі кездеседі, ол осы операциялық қажеттіліктерге қарай жасалған. JetTrain тұжырымы осы идеяны дамытады, төмен жылдамдықпен қозғалғанда қозғалтқыш қуатын беру үшін сол HEP қозғалтқышын пайдаланады, төмен қуат деңгейлерінде турбинаның отын тиімділігімен байланысты мәселелерді болдырмайды. JetTrain тұжырымы станция аумағында және сорту станцияларында қозғалғанда осы қозғалтқышты ғана қолданады. Пойыз сорту станциясын қалдырғаннан кейін Pratt & Whitney Canada PW150 (осы рөлде ST40 деп аталады) турбиналық қозғалтқышы іске қосылады және пойыз жұмыс жылдамдығына дейін үдеп кетеді. Турбиналық қозғалтқыш тікұшақтарда қолданылудан бейімделген, оның операциялық тиімділігі мен сенімділігін арттыру үшін осы саланың 50 жылдан астам тәжірибесінен пайдаланылған. Ол стандартты локомотивтік дизель отынында жұмыс істеуге бейімделген, сондықтан турбиналық локомотивтерді қолданыстағы теміржол желілеріне енгізу үшін арнайы отын құю станцияларын салу қажеттілігі жоқ. Дизельді қозғалтқыш ғана пойызды бос күйде белгілі бір жылдамдыққа дейін жетей алады, ал турбина осы көрсеткішті арттырады. Екі қозғалтқыш та бір редукторлық қорапта біріктірілген, ол төрт жетекші қозғалтқыштарға қуат беру үшін генераторды қозғалтады, бұл қозғалтқыштар толық электрлі Acela Express пойызындағылармен бірдей. Генератор – TGV пойыздың қозғалтқышы, ол қалыпты жұмыстан кері бағытта жұмыс істейді, яғни электр қуатына қосылып айналуды өндірудің орнына, айналып электр қуатын өндіреді. Турбинаны жоғары жылдамдық бөлігінде пайдаланудың басты артықшылығы – оның кішкентай физикалық өлшемдері мен жеңіл салмағы. Турбиналық қозғалтқыш әдеттегі кеңсе үстелінің көлемімен шамалас және салмағы шамамен 5 кг, ал дәл осындай қуатты дәстүрлі дизельді қозғалтқыш шамамен 5 метр (16 фут) ұзын және салмағы одан әлдеқайда көп. Турбинаны пайдалану қуат вагондарының салмағын азайтады; JetTrain қуат вагоны салмағы және ось басына тиетін салмағы шамамен осы көрсеткіштер EMD F40PH локомотиві үшін тиісінше және құрайды. Оське тиетін массаның азаюы рельстерге түсетін жүктемені азайтады, пойыздың рельс жолын өзгертусіз жоғары жылдамдықпен жүруіне мүмкіндік береді. Жеңіл қуат вагонымен жеті жолаушы вагонын сүйреген JetTrain шамамен жылдамдыққа жете алады, бірақ оның максималды «тепе-теңдік жылдамдығы» шамамен құрайды. Алдыңғы және артқы жағында екі қуат вагоны бар пойыз шамамен жылдамдыққа жете алады, оның максималды жылдамдығы шамамен құрайды. Толық пойыз әдетте екі қуат вагонынан, әрқайсысы екі басында, және 11 жолаушы вагонына дейін құралады. Көлбеу жолаушы вагондары Acela пойызында қолданылатын нұсқалар болып табылады және олардың тарихы 1980 жылдары ұсынылған Bombardier LRC көлбеу пойызына дейін жетеді. Жолаушылар тасымалында жоғары жылдамдықта JetTrain өте тиімді болады. Жеңіл салмағы мен заманауи қозғалтқышының арқасында JetTrain шығаратын парниктік газдардың көлемі сол жылдамдықпен жұмыс істейтін дизельді пойыздан 30%-ға төмен. Қозғалтқыш тіпті толық қуатта да дерлік шусыз жұмыс істейді: жұмыс істеген кезде пойыздың шу деңгейі толық электрлі Acela пойызымен шамалас.
Another change that has taken place over the last few decades is the widespread use and standardization of head end power (HEP) to provide electricity to the rest of the train for running the environmental controls and entertainment systems. Since these power requirements are fairly steady, even while the train is parked, it is not uncommon to use a separate engine just for this role, highly tuned to these operational needs. The JetTrain concept expands on this idea by using the same HEP engine to provide motive power during low speed operation, bypassing the problems with turbine fuel efficiency at low power settings. The JetTrain concept uses only this engine while it is moving about the station area and switchyards. Once the train has left the switchyard, the turbine engine, a Pratt & Whitney Canada PW150 (called the ST40 in this role), is started and the train accelerates to operational speed. The turbine engine is adapted from helicopter service, having the benefit of over 50 years of development in that service to improve its operational efficiency and reliability. It is adapted to operate on regular locomotive diesel fuel so that no special fueling facilities need to be built to introduce the turbine locomotives on existing railroad lines. The diesel engine alone can run the train at speeds up to when empty, and the turbine increases that to The two engines are geared together in a single gearbox which powers a generator to provide power to four traction motors, identical to those in the all electric Acela Express. The generator is the motor from a TGV train, run in reverse of normal operation where instead of being hooked to electric power and producing rotation, it is rotated and produces electric power. The major advantage to using the turbine for the high speed portion is its small physical size and light weight. The turbine engine is about the size of a common office desk and weighs only , while a conventional diesel motor of the same power is about 5 m (16 ft) long and weighs as much as Using the turbine lowers the weight of the power cars; the JetTrain power car is and had an unsprung weight per axle of This compares to the widely used EMD F40PH which weighs with an axle weight of This reduction in mass per axle places considerably less stress on the rails, allowing the train to operate at higher speeds without changes to the railbed. With a single power car towing seven passenger cars, the JetTrain could reach , although its maximum "balance speed" was With two power cars, one at the front and one at the rear, the train could reach , with a maximum speed of A complete train would normally consist of two power cars, one at either end, along with up to 11 passenger cars. The tilting passenger cars are versions of the ones used on the Acela, tracing their lineage to Bombardier's LRC tilting train introduced in the 1980s. In high speed passenger service, the JetTrain would be highly efficient. Due to its lighter weight and modern engine, the JetTrain has greenhouse gas emissions that are 30% lower than a diesel unit operating at the same speeds. The engine is practically silent even at full power: in operation the train is the same volume as the all electric Acela.
Тарих
JetTrain 1997 жылы Федералдық темір жол басқармасының (FRA) Келесі буындық жоғары жылдамдықты темір жол бағдарламасында пайда болды (https://ieeexplore. ieee. org/document/395175) – солтүстік-шығыс дәлізінен тыс маршруттардағы қызметтер үшін жоғары жылдамдықты пойыз технологияларын әзірлеу мақсатында. Бұл маршруттардағы жол көлемі электрлендіруді тиімді етуі мүмкін емес еді. FRA 50/50 үлесімен инвестиция жасауға дайын өнеркәсіптік серіктес іздеді, ал FRA өкілі Уоррен Флато: «Bombardier біз бұл жобаға қызығушылық танытқанымызды хабарлағанда, өздерінің үлесін салған компания. Біз жобаның елдегі адамдардың жоғары жылдамдықты қызметтерге деген қалауын қанағаттандыруда зор әлеуетке ие екеніне сенеміз» деді. Ақырғы келісім 1998 жылдың қазанында қол қойылды, FRA және Bombardier әрқайсысы алғашқы локомотив прототипіне 13 миллион доллар инвестициялады. Прототип Нью-Йорктің Платсбург қаласындағы Bombardier Mass Transit Corporation зауытында салынды. Локомотив прототипі 2000 жылдың маусымында аяқталды. Ол турбиналық жетек жүйесін қамтыды, бірақ төмен жылдамдықты дизельді қозғалтқыш тәсілін қолданбады. Қауіпсіздік сынақтары 2001 жылдың жазында Көлік технологиясы орталығында (Пуэбло, Колорадо штаты) басталды, онда локомотив ең жоғары жылдамдыққа жетті. Басты мақсат – АҚШ-тағы Орландо мен Тампа қалалары арасындағы жолаушылар тасымалына арналған Флорида үстірт экспресі. Бұл бағдарламаны қолдау үшін прототип 2003 жылдың 7 қазанында Майамиде, ал 11 қазанында Орландода болды. Флорида жүйесінің 2009 жылы ашылуы жоспарланған, бірақ 2004 жылы егжей-тегжейлі инженерлік кезеңдер басталғаннан кейін референдумда қаржыландырудан бас тартты. Канадада Bombardier және Via Rail компаниялары ViaFast ұсынысының бөлігі ретінде Вианың Квебек қаласы – Виндзор дәлізінде JetTrains пайдалану туралы ұсыныс жасады, бірақ ұлттық үкіметтен қаржы ала алмады. 2008 жылдың қаңтар айында Онтарио мен Квебек провинцияларының премьер-министрлері дәлізді зерттеуге мүмкіндіктерді қарастырды, бұл жоғары жылдамдықты пойыздарға тағы бір мүмкіндік берді. Ван Хорн институты Альбертаның ең үлкен екі қаласы – Эдмонтон мен Калгари арасындағы JetTrain қызметінің тиімділігін бағалау үшін Bombardier-пен бірлесіп зерттеу жүргізді. Басқа мүмкіндіктерге Техас штаты мен Лас-Вегасқа жаңа желілер салу кірді. Ұлыбританияда JetTrain дизельдік-электрлік HST пойыздарын алмастыру мүмкіндігі ретінде қарастырылды. Австралиялық теміржол журналдары JetTrain-ді Австралиядағы жоғары жылдамдықты теміржол желісін дамыту үшін XPT (Британдық HST нұсқасы) және Tilt Train пойыздарына қосымша ретінде тиімді нұсқа деп санайды. Bombardier Мексиканың Юкатан штатының үкіметімен Transpeninsular Fast Train жобасын дамыту бойынша келіссөздер жүргізді, бұл жоба штаттың астанасы Мериданы Майя Ривьерасының туристік курорттарымен – Канкун және Чичен-Ицаның Майя ескерткіштерімен байланыстыруды көздеді. Губернатор Ивонн Ортеганың сөзіне сүйенсек, пойыз дизельмен орташа жылдамдықпен жүруі керек, ал Bombardier осы мақсатқа JetTrain-ді лайықты деп тапты. Алайда, ешбір ұсыныс іске аспады және JetTrain жобасы тоқтатылды. JetTrain-ге қатысты барлық ақпарат Bombardier веб-сайттарынан және жарнамалық материалдарынан алынып тасталды. 2019 жылғы мәліметтерге сәйкес, демонстрациялық турбиналық локомотив Көлік технологиясы орталығында сақтаулы тұр.
The JetTrain originated in 1997 in the Federal Railroad Administration's (FRA) Next Generation High Speed Rail Program (https://ieeexplore. ieee. org/document/395175) to develop high speed train technologies for services on routes outside the Northeast Corridor—where route volumes might not be great enough to make electrification an option. The FRA sought an industrial partner who would be willing to invest on a 50/50 basis, and FRA spokesman Warren Flatau commented, "Bombardier is the company that stepped up to the plate when we put out the word we were interested in doing this project. We believe that the project holds great potential for bringing about the high speed services that people across the country are expressing a desire for". The final agreement was signed in October 1998, with the FRA and Bombardier each investing $13 million in the first prototype locomotive, which was built at the new Bombardier Mass Transit Corporation plant in Plattsburgh, New York. The prototype locomotive was completed in June 2000. It included the turbine propulsion system but did not implement the low speed diesel motor approach. Safety testing started at the Transportation Technology Center (Pueblo, Colorado) in the summer of 2001, where it reached a maximum speed of The prototype was then taken on a tour of potential high speed sites. Their primary target was the Florida Overland Express for passenger service between Orlando and Tampa in the United States. In support of this program, the prototype visited Miami on 7 October 2003 and Orlando on the 11 October. The Florida system was originally slated to open in 2009, but was denied funding by a referendum in 2004, after the start of detail engineering stages. In Canada, Bombardier and Via Rail presented a proposal to use JetTrains on Via’s busy Quebec City Windsor Corridor as part of their ViaFast proposal, but were unable to obtain funding from the national government. In January 2008, the premiers of Ontario and Quebec announced a feasibility study for the Corridor, giving high speed trains another chance. The Van Horne Institute also completed a study with Bombardier regarding the suitability of JetTrain service between the two largest cities in Alberta, Edmonton and Calgary. Other possibilities included new lines in Texas and to Las Vegas. In the United Kingdom, the JetTrain has been proposed as a replacement for the diesel electric HST. Australian rail magazines have suggested the JetTrain as a viable option for high speed rail in Australia to supplement the XPT (a version of the British HST) and Tilt Train. Bombardier had conversations with the state government of Yucatan, Mexico, for the development of the Transpeninsular Fast Train, a project that aims to connect the state capital of Mérida to the tourist resorts of the Mayan Riviera like Cancun and the Mayan Ruins of Chichen Itza. According to the Governor Ivonne Ortega, the train must run on diesel at an average speed of , for which Bombardier deemed suitable the use of The JetTrain. In the end, nothing ever came of any of these proposals, and the JetTrain essentially disappeared. All content related to the JetTrain were eventually removed from Bombardier's web sites and promotional materials. as of 2019, the demonstration turbine locomotive was stored at the Transportation Technology Center.