Управление многосекционными поездами

Введение

Технология управления поездом

Управление поездом с несколькими блоками, иногда сокращаемое до нескольких блоков или MU, — это метод одновременного управления всем тяговым оборудованием поезда из одного места, будь то поезд, состоящий из нескольких самоходных пассажирских вагонов, или состав локомотивов, при этом каждому блоку передается только сигнал управления. Это отличается от систем, в которых электродвигатели в разных блоках подключены непосредственно к источнику питания, коммутируемому одним управляющим механизмом, что требует передачи всей тяговой мощности через поезд. В США состав транспортных средств, управляемых по принципу нескольких блоков, называется "состоянием" (consist).

Происхождение

Многоблочное управление поездом впервые было применено в электропоездах в 1890-х годах.

Ливерпульская воздушная железная дорога

Ливерпульская надземная железная дорога была открыта в 1893 году и использовала двухвагонную электрическую составную единицу, с контроллерами в кабинах на обоих концах, которые напрямую управляли тяговым током двигателей обоих вагонов.

Фрэнк Дж. Спраг

Система управления тягой с несколькими моторными вагонами была разработана Фрэнком Спрагом и впервые применена и испытана на Южной возвышенной железной дороге (ныне часть Чикагской 'L') в 1897 году. В 1895 году, основываясь на изобретении и производстве его компанией систем управления лифтами постоянного тока, Фрэнк Спраг изобрел многоблочный контроллер для управления электрическими поездами. Это ускорило строительство электрических железных дорог и троллейных систем по всему миру. Каждый вагон поезда оснащен собственными тяговыми двигателями: посредством реле управления двигателями в каждом вагоне, запитываемых от линии поезда от головного вагона, все тяговые двигатели в составе поезда управляются согласованно.

Применение в локомотивных машинах

Система МУ Спрага была принята для использования дизельными и электрическими локомотивами в 1920-х годах; однако эти ранние соединения управления были полностью пневматическими. Современные системы управления МУ используют как пневматические элементы для управления тормозами, так и электрические элементы для регулировки тяги, динамического торможения и сигнальных ламп. В первые годы применения дизель-электрической МУ существовало множество систем; некоторые были совместимы друг с другом, другие – нет. Например, при первоначальной поставке многие локомотивы серии F не имели кабелей МУ на передней части, что позволяло осуществлять МУ только через заднюю часть локомотива. Это означало, что если для поезда требовалось четыре локомотива, и в наличии было четыре локомотива типа А и ни одного типа В, то для управления поездом требовалось два локомотивных бригады, поскольку четыре локомотива типа А не могли управляться как единый состав, за исключением работы двумя группами по два локомотива. В Северной Америке используются термины «локомотив типа А» и «локомотив типа В», где локомотив типа В, или «усилитель», не имеет кабины управления; «slug» (тяговый блок) – локомотив типа В с тяговыми двигателями, питаемыми от «материнского» локомотива через дополнительные соединения; и «cow-calf» (корова-телёнок) – для маневровых локомотивов. Локомотив с дистанционным управлением имеет дистанционное управление, но не тяговое оборудование. Большинство современных дизельных локомотивов теперь поставляются с оборудованием для работы в режиме МУ, что позволяет управлять составом локомотивов из одной кабины. Не все соединения МУ стандартизированы между производителями, что ограничивает типы локомотивов, которые могут использоваться вместе. Однако в Северной Америке существует высокий уровень стандартизации между всеми железными дорогами и производителями, использующими систему Ассоциации американских железных дорог (AAR), которая позволяет соединять любые современные локомотивы в Северной Америке друг с другом. В Великобритании используется несколько несовместимых систем МУ (а некоторые типы локомотивов никогда не оснащались для работы в режиме МУ), но более современные дизельные локомотивы, используемые на британских железных дорогах, используют стандартную систему Ассоциации американских железных дорог. Современные системы МУ локомотивов легко узнать по большим кабелям МУ, расположенным справа и слева от сцепного устройства. Соединения обычно состоят из нескольких воздушных шлангов для управления системой воздушного тормоза и электрического кабеля для управления тяговым оборудованием. Самый большой шланг, расположенный рядом со сцепным устройством, является основной магистралью тормозной линии или «поездной линией». Дополнительные шланги соединяют воздушные компрессоры на локомотивах и управляют тормозами на локомотивах независимо от остальной части поезда. Иногда имеются дополнительные шланги для подачи песка под колёса. При распределённой тяге длинные поезда, например, рудные поезда на горных линиях, могут иметь локомотивы на обоих концах и в промежуточных точках поезда для снижения максимальной тяговой нагрузки. Локомотивами часто управляют по радиосвязи с помощью системы Locotrol. Локомотивы с дистанционным управлением, например, маневровые локомотивы на сортировочных горках, могут управляться стационарным оператором. Эти типы систем дистанционного управления часто используют стандарт AAR MU, который позволяет любому локомотиву, использующему стандарт AAR MU, легко подключаться к приемнику управления и, таким образом, становиться дистанционно управляемым.

Sprague's MU system was adopted for use by diesel electric locomotives and electric locomotives in the 1920s; however, these early control connections were entirely pneumatic. Today's modern MU control utilizes both pneumatic elements for brake control and electric elements for throttle setting, dynamic braking, and fault lights. In the early days of diesel electric MUing there were numerous systems; some were compatible with one another, but others were not. For example, when first delivered, many F units lacked MU cables on their noses, allowing only for MUing through the rear of the locomotive. That meant that if a train needed four locomotives and there were four A units and no B units, a train would require two train crews as the four A units could not be multiple unit controlled, except as two groups of two. Terms used in North America are A unit and B unit where the B or "booster" unit does not have a control cab; slug where the B unit has traction motors powered by the "mother" unit via extra connections; and cow calf for switcher locomotive units. A control car remote control locomotive has remote control but not traction equipment. Most modern diesel locomotives are now delivered equipped for MU operation, allowing a consist (set) of locomotives to be operated from one cab. Not all MU connections are standardized between manufacturers, thus limiting the types of locomotives that can be used together. However, in North America there is a high level of standardization between all railroads and manufacturers using the Association of American Railroads (AAR) system which allows any modern locomotive in North America to be connected to any other modern North American locomotive. In the United Kingdom several incompatible MU systems are in use (and some locomotive classes were never fitted for MU working), but more modern diesel locomotives used on British railways use the standard Association of American Railroads system. Modern locomotive MU systems can be easily spotted due to the large MU cables to the right and left of the coupler. The connections typically consist of several air hoses for controlling the air brake system, and an electrical cable for the control of the traction equipment. The largest hose, located next to the coupler, is the main air brake line or "train line". Additional hoses link the air compressors on the locomotives and control the brakes on the locomotives independently of the rest of the train. There are sometimes additional hoses that control the application of sand to the rails. With distributed power, long trains, e. g. ore trains on mining lines, may have locomotives at each end and at intermediate locations in the train to reduce the maximum drawbar load. The locomotives are often radio controlled from the lead locomotive by the Locotrol system. Remote control locomotives, e. g. "switchers" in hump yards, may be controlled by a stationary operator. These types of remote control systems often use the AAR MU standard which allows any locomotive using the AAR MU standard to be easily "MU'ed" to a control receiver and thus capable of becoming remote controlled.

Применение в пассажирских поездах

Современные электропоезда и дизель-поезда часто используют специализированные сцепные устройства, обеспечивающие механические, электрические и пневматические соединения между вагонами. Эти сцепные устройства позволяют автоматически соединять и разъединять поезда без вмешательства персонала на земле. В мире используется несколько конструкций полностью автоматических сцепных устройств, включая сцепку Шарфенберга, различные гибриды с костыльным замком (такие как Tightlock, используемые в Великобритании), сцепку Wedglock, сцепки Dellner (внешне похожие на сцепки Шарфенберга) и сцепку BSI. Технология управления из нескольких точек также применяется в поездах с распределенной тягой, работающих со стандартным локомотивом только с одного конца. Сигналы управления поступают либо из кабины локомотива, как обычно, либо из головного вагона на другом конце, который соединен с локомотивом кабелями, проложенными через промежуточные вагоны. В Соединенных Штатах Amtrak часто эксплуатирует от одного до трех дизельных локомотивов на маршрутах за пределами Северо-Восточного коридора с одним машинистом.

В троллейбусах

В СССР требовалось увеличить провозную способность общественного транспорта, но местная промышленность не была достаточно развита, чтобы соответствовать мировым тенденциям, таким как производство сочленённых троллейбусов, первым из которых был SVARZ TS, выпускавшийся с 1959 по 1967 год. Следующий сочленённый троллейбус, ZiU 683, был произведён только в 1963 году. Таким образом, для удовлетворения пассажирского спроса в этот период начались исследования по созданию сцепных троллейбусов, которые впервые успешно испытали в Киеве 12 июня 1966 года. Эту систему разработал украинский инженер Владимир Веклич, соединив два троллейбуса МТБ-82Д. Хотя другие города пытались разработать аналогичные системы, их решения часто приводили к быстрому износу тяговых двигателей, поскольку транспортные средства не были рассчитаны на такую эксплуатацию. Попытки создания таких систем предпринимались в Самаре, Новосибирске, Омске, Днепропетровске, Харькове, Москве, Кемерово, Сумах, Челябинске, Николаеве и Краснодаре.