Введение

Самоходный поезд – это поезд, состоящий из одного или нескольких вагонов, объединенных вместе и способных к самостоятельному движению. При соединении с другим составом аналогичного типа, управление таким поездом может осуществляться одним машинистом с использованием системы управления поездами в составе нескольких секций (multiple unit train control). Хотя составы, состоящие из нескольких секций, обычно включают несколько вагонов, отдельные самоходные вагоны – также называемые моторвагонными вагонами или рельсовыми автобусами – фактически являются составами в составе нескольких секций, когда два или более таких вагонов работают в сцепке, используя систему управления поездами в составе нескольких секций (независимо от того, есть ли у пассажиров возможность переходить между вагонами или нет).

История

Многоблочное управление поездом впервые было применено в электропоездах в 1890-х годах. Ливерпульская надземная железная дорога открылась в 1893 году с двухвагонными электропоездами, контроллеры в кабинах на обоих концах напрямую управляли тяговым током двигателей обоих вагонов. Система многоблочного управления тягой была разработана Фрэнком Спрагом и впервые применена и испытана на Южной возвышенной железной дороге (ныне часть Чикагской 'L') в 1897 году. В 1895 году, опираясь на изобретение и производство своей 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 имеет собственные тяговые двигатели: посредством реле управления двигателями в каждом вагоне, запитываемых от линии поезда от головного вагона, все тяговые двигатели в поезде управляются согласованно.

Дизайн

Большинство моторных вагонных составов (МУ) приводятся в движение либо тяговыми двигателями, получающими питание через контактный рельс или воздушную линию (ЭМУ), либо дизельным двигателем, вращающим генератор, вырабатывающий электроэнергию для питания тяговых двигателей. МУ имеет те же силовые и тяговые компоненты, что и локомотив, но вместо того, чтобы эти компоненты были сосредоточены в одном вагоне, они распределены по вагонам, составляющим состав. Во многих случаях эти вагоны могут самостоятельно приводить себя в движение только будучи частью состава, поэтому они полупостоянно соединены друг с другом. Например, в дизель-поезде (DMU) один вагон может нести основной двигатель и тяговые двигатели, а другой – двигатель для выработки энергии головного вагона; в электропоезде (ЭМУ) один вагон может нести пантограф и трансформатор, а другой – тяговые двигатели. Вагоны МУ могут быть моторными или прицепными, необязательно, чтобы каждый вагон был моторизованным. Прицепные вагоны могут содержать вспомогательное оборудование, такое как воздушные компрессоры, аккумуляторы и т.д.; они также могут быть оборудованы кабиной управления. В большинстве случаев управление поездами МУ осуществляется только из специальных кабинных вагонов. Однако в некоторых поездах МУ каждый вагон оснащен пультом управления и другими органами управления, необходимыми для управления поездом, поэтому любой вагон может использоваться в качестве кабинного вагона, независимо от того, моторизован он или нет, если находится в головной части поезда. Примером такой схемы является NJ Transit Arrows.

Многоместные пассажирские апартаменты

Практически весь подвижной состав скоростного транспорта, такой как в Нью-Йоркском метро, Лондонском метро, Парижском метро и других системах метро, состоит из моторных вагонных составов, обычно ЭМУ. Большинство поездов в Нидерландах и Японии – это МУ, подходящие для использования в районах с высокой плотностью населения. Многие высокоскоростные поезда также являются моторными вагонных составов, например, японский Синкансэн и поезда немецкого Intercity Express ICE 3 последнего поколения. 5 февраля 2008 года французская компания Alstom представила новый высокоскоростной моторвагонный состав AGV. Заявленная скорость составляет 360 км/ч. Индийская компания ICF объявила о создании первого в стране высокоскоростного поезда без локомотива под названием "Поезд 18", который сможет развивать максимальную скорость 250 км/ч.

Грузовые многоуровневые единицы

Используются моторвагонные составы, иногда для грузовых перевозок, например, для перевозки контейнеров или поездов, используемых для обслуживания путей. Японский поезд серии M250 состоит из четырех головных и концевых моторных вагонов и эксплуатируется с марта 2004 года. Немецкие CargoSprinter используются в трех странах с 2003 года.

Энергоэффективность

Они более энергоэффективны, чем поезда, тянутые локомотивами.

Градиенты

Они обладают лучшим сцеплением, поскольку большая часть веса поезда приходится на движущие колеса, а не локомотив, которому приходится тянуть мертвый вес несамоходных вагонов.

Ускорение

У них более высокое отношение мощности к весу, чем у поезда, тянущегося локомотивом, поскольку они не имеют тяжелого локомотива, который сам по себе не перевозит пассажиров, но увеличивает общий вес состава. Это особенно важно на маршрутах с частыми остановками, так как энергия, затрачиваемая на разгон поезда, значительно возрастает с увеличением его массы. Благодаря энергоэффективности и более высокому отношению адгезионного веса к общему весу, они, как правило, обладают большей динамикой ускорения, чем поезда с локомотивной тягой, и поэтому предпочтительны для городских поездов и метрополитенов, где требуется частый режим старт-стоп.

Время обращения

Большинство из них оборудованы кабинами с обоих концов, что обеспечивает более быстрое время оборота, снижение затрат на состав бригады и повышение безопасности. Благодаря более быстрому времени оборота и уменьшенным размерам (за счет большей частоты движения) по сравнению с крупными поездами с локомотивной тягой, электропоезда стали важной частью пригородных железнодорожных перевозок во многих странах. Электропоезда также используются большинством систем скоростного транспорта. Однако, благодаря все более широкому использованию поездов с тягой-толканием, необходимость разворота локомотива больше не является проблемой для поездов с локомотивной тягой.

Неудача

Обычно несколько секций можно быстро формировать или разъединять в составы различной длины. Несколько секций могут работать как единый поезд, а затем разделяться на более короткие поезда на станции разделения для различных направлений. Благодаря наличию нескольких двигателей/моторов, отказ одного из них не останавливает движение поезда. Локомотивный поезд, как правило, имеет только один тяговый агрегат, выход из строя которого останавливает поезд. Однако некоторые локомотивные поезда могут иметь более одного тягового агрегата и, следовательно, способны продолжить движение с уменьшенной скоростью после отказа одного из них.

Нагрузки на оси

Они имеют меньшую осевую нагрузку, что позволяет эксплуатировать их по путям с меньшей грузоподъемностью, где использование локомотивов может быть запрещено. Еще одним следствием этого является снижение износа пути, поскольку тяговое усилие распределяется на множество осей, а не только на четыре или шесть осей локомотива. Как правило, они оснащены жесткими сцепными устройствами, в отличие от гибких, часто используемых в поездах, тянутых локомотивами. Это обеспечивает более быстрое применение тормозов и управление тягой без резких рывков, ощутимых в пассажирских вагонах. В поездах, тянутых локомотивами, изменение количества вагонов для соответствия спросу также влияет на динамику разгона и торможения. Это требует проведения расчетов производительности, исходя из наиболее тяжелого состава поезда. В результате некоторые поезда в периоды низкой загруженности могут быть избыточно мощными для требуемой производительности. При сцеплении двух и более секций электропоезда характеристики поезда практически не меняются. Однако в составах, тянутых локомотивами, использование более мощных локомотивов при увеличении длины поезда позволяет решить эту проблему.

Содержание

Один локомотив может быть проще в обслуживании, чем множество моторных вагонов. В прошлом часто было безопаснее размещать силовые установки поезда вдали от пассажиров. Это особенно касалось паровозов, но до сих пор имеет значение с точки зрения снижения числа пострадавших, чем в случае состава с локомотивом (где тяжелый локомотив выполнял бы роль "зоны деформации").

Неудача

Если локомотив выходит из строя, его можно легко заменить, совершив минимальное количество маневров. Пассажирам не потребуется эвакуироваться из поезда. Отказ электропоездного состава часто потребует формирования нового поезда и длительных маневровых работ; также пассажиров попросят покинуть неисправный поезд и пересесть в другой. Однако, если поезд состоит из нескольких электропоездных составов, они часто сконструированы таким образом, что в случае отказа одного состава остальные могут отбуксировать его в нейтральном положении, при условии исправности тормозов и других систем безопасности.

Поезда в неподвижном положении

Неработающие поезда не расходуют дорогостоящие ресурсы тяговой мощности. Использование отдельных локомотивов позволяет перемещать дорогостоящие активы тяги по мере необходимости и использовать их также для перевозки грузовых поездов. Состав из нескольких головных вагонов ограничил бы использование этих дорогостоящих ресурсов тяги только пассажирскими перевозками.

Проход между блоками

Трудно организовать проходы между сцепленными секциями, сохраняя при этом аэродинамическую форму головной части. Поэтому, как правило, прохода между высокоскоростными сцепленными секциями не предусмотрено, хотя в сцепленных секциях, работающих на более низкой скорости, соединения между ними часто имеются. Это может потребовать большего количества членов экипажа, например, для присутствия контролеров билетов во всех секциях. Это ведет к увеличению эксплуатационных расходов и неэффективному использованию ресурсов экипажа. В составе поезда, тянущегося локомотивом, один состав экипажа может обслуживать поезд независимо от количества вагонов, при условии, что не превышены пределы индивидуальной нагрузки. Подобным образом, в таких случаях, буфеты и другие общие пассажирские помещения могут дублироваться в каждой секции, что снижает эффективность.

Гибкость

Большие локомотивы могут использоваться вместо небольших там, где требуется большая мощность. Кроме того, к составу, тянущемуся локомотивом, легко добавлять или отцеплять различные типы пассажирских вагонов (например, с откидывающимися сиденьями, купейные, кушетные, спальные, ресторанные, буфетные и т.д.). Для моторвагонного поезда это сделать сложнее, поскольку отдельные вагоны можно присоединять или отсоединять только на ремонтном предприятии. Это также обеспечивает гибкость локомотивного поезда в отношении количества вагонов. Вагоны можно добавлять или удалять по одному, в то время как для моторвагонного поезда необходимо соединять два или более секции. Это менее гибко.

Шум

В пассажирском салоне моторвагенного поезда часто заметно шумнее, чем в локомотивном поезде, из-за наличия оборудования, расположенного под полом. То же самое относится и к вибрации. Это особенно актуально для дизель-поездов.

Устаревание

Разделение тягового подвижного состава и вагонов, перевозящих груз, позволяет заменять любую из этих частей по мере устаревания, не затрагивая другую.

Алжир

Алжир располагает 17 единицами Coradia El Djazaïr, электропоезд, произведенный компанией Alstom. Эти единицы аналогичны французской версии Régiolis, которая относится к семейству Coradia.

Южная Африка

Metrorail, предоставляющая пригородные железнодорожные перевозки в крупных городских районах Южной Африки, осуществляет большинство рейсов с использованием электропоездов серии 5M2A. Эти поезда постепенно модернизируются и впоследствии получают обозначение 10M3 (Кейптаун), 10M4 (Гаутенг) или 10M5 (Дурбан). Сеть Metrorail разделена на четыре региона: Гаутенг, Квазулу-Натал, Восточный Кейп и Западный Кейп. Gautrain, пригородная железнодорожная система в Йоханнесбурге, эксплуатируется с использованием электропоездов Bombardier Electrostar.

Китай

Концепция подвижного состава, состоящего из нескольких секций, вошла в поле зрения китайских железнодорожников после 6-й кампании по повышению скорости движения поездов China Railway в 2007 году. С модернизацией железных дорог Цзинху, Северной Цзингуан, Цзинха и Хукун, а также с завершением строительства новых высокоскоростных пассажирских линий (или пассажирских железных дорог), в эксплуатацию были введены поезда CRH (China Railway High speed), в основном в Северном, Северо-Восточном и Восточном Китае. Все эти поезда CRH – это электропоезда, состоящие из нескольких секций. Это стало началом широкого внедрения подвижного состава, состоящего из нескольких секций, в национальной железнодорожной системе Китая. Задолго до появления бренда CRH, поезда, состоящие из нескольких секций, уже эксплуатировались на всех основных линиях метро в городах Китая.

Япония

В Японии большинство пассажирских поездов, включая высокоскоростной Шинкансен, относятся к типу моторного подвижного состава (МПС), при этом большинство локомотивов теперь используются исключительно в грузовых перевозках. Из числа пассажирских перевозок, которые все еще осуществляются, большинство ориентированы на туристов, например, многочисленные поезда на паровой тяге, курсирующие сезонно по живописным линиям по всей стране, а также некоторые роскошные круизные поезда. Япония – страна с высокой плотностью населения, большим количеством железнодорожных пассажиров в относительно небольших городских районах, и требовалось частое курсирование поездов на короткие расстояния. Поэтому высокая динамика разгона и быстрое время оборота у МПС имеют преимущества, способствуя их развитию в этой стране. Кроме того, гористый рельеф дает МПС преимущество на уклонах, более крутых, чем в большинстве стран, особенно на небольших частных линиях, многие из которых пролегают от прибрежных городов к небольшим городкам в горах. Большинство поездов дальнего следования в Японии до 1950-х годов эксплуатировались локомотивами, но, используя и совершенствуя технологию городских поездов ближнего следования, были разработаны и широко внедрены составы МПС для дальнего следования. Эта работа привела к созданию оригинального Шинкансена, который оптимизировал все преимущества электропоездов для достижения максимальной скорости. Он был введен в эксплуатацию после завершения строительства Токайдо-Шинкансена (буквально «новая магистральная линия») в 1964 году. К 1970-м годам локомотивная тяга считалась медленной и неэффективной, и в настоящее время ее использование в основном ограничено грузовыми поездами. С 1999 года ведутся разработки в области технологии грузовых электропоездов, но в настоящее время она используется только для экспресс-грузовых перевозок на линии Токайдо между Токио и Осакой. Правительство настаивает на внедрении технологии грузовых электропоездов из соображений энергоэффективности, надеясь, что широкое распространение поможет в достижении целевых показателей по выбросам. Основное внимание уделяется экспресс-доставке посылок, которые в противном случае перевозились бы автомобильным транспортом.

Бельгия

Первые электропоезда были введены в Бельгии в 1930-х годах. С тех пор появилось несколько моделей, таких как AM75.

Ирландия

В 1951 году CIÉ ввела в эксплуатацию свои первые дизель-поезда (DMU) класса 2600.

Россия

Электричка – неформальное название электропоезда, регионального (преимущественно пригородного) электрического поезда, распространенного в Советском Союзе и странах, образовавшихся после его распада. Электрички широко распространены в России, Украине и некоторых других странах бывшего Советского Союза. Первая поездка на электричке состоялась в августе 1929 года между Москвой и Мытищами.

Швеция

Шведские железные дороги приватизировались постепенно в течение примерно 25 лет, и сегодня различные компании эксплуатируют множество различных типов электропоездов. Большинство пассажирских поездов сегодня сформированы из электропоездов, которые полностью используются в региональном сообщении.

Великобритания

В Великобритании первыми начали использовать современные дизельные поезда с несколькими головными вагонами в Северной Ирландии, хотя ряд других железнодорожных компаний также экспериментировали с ранними дизельными поездами с несколькими головными вагонами (включая Great Western и London Midland Scottish). Заметными примерами являются семейства Sprinter и Voyager, а также более новые поезда Javelin. Пассажирская система лондонского метрополитена обслуживается исключительно электропоездами. Для служебных поездов в метро используются отдельные локомотивы, некоторые из которых работают от аккумуляторов и контактного рельса. В Северной Ирландии большинство пассажирских перевозок осуществляется дизельными поездами с несколькими головными вагонами с середины 1950-х годов, при Управлении транспорта Ольстера (1948–1966 гг.) и Северно-Ирландской железной дороге (с 1967 г.).

Австралия

Первыми электропоездами в Австралии были поезда Tait – электропоезда с деревянным кузовом, которые эксплуатировались в Мельбурне, штат Виктория. Изначально они представляли собой вагоны, прицепляемые к паровозам, но были переоборудованы для работы от электричества с 1919 года в рамках проекта электрификации Мельбурна.

Индия

Индийские железные дороги недавно представили полувысокоскоростной электропоезд "Ванде-Бхарат-экспресс", способный развивать высокую скорость. При этом они продолжают использовать дизельные и электрические поезда на своей национальной сети. Все пригородные и линии скоростного сообщения обслуживаются электропоездами.

Индонезия

Индонезия использует дизельные поезда с 1976 года и электропоезда с 1925 года. Большинство этих электропоездов было построено в Японии.

Филиппины

Манильская железнодорожная компания (MRR) приобрела свои первые моторвагонные поезда в 1930-х годах. Местный класс MC изначально работал на бензине, но во время Второй мировой войны был переоборудован на дизельное тяговое оборудование. И MRR, и её преемник, Филиппинские национальные железные дороги (PNR), с тех пор приобрели различные серии дизельных моторвагонных поездов. Все моторвагонные поезда, принадлежавшие MRR, и все более ранние моторвагонные поезда PNR были построены японскими компаниями. В то же время, более новый подвижной состав строился в Южной Корее и Индонезии. Также планируется строительство дизельных моторвагонных поездов в Китае. Первые электропоезда были приобретены в 1984 году для линии LRT Line 1, построенной компанией La Brugeoise et Nivelles в Бельгии. Первые электропоезда, предназначенные для использования не в системах скоростного транспорта, будут введены в эксплуатацию в период с 2021 по 2022 год.

Северная Америка

Большинство поездов в Северной Америке тянутся локомотивами и используют систему управления множественными тяговыми единицами (МУ) для управления несколькими локомотивами. Система управления головного локомотива соединяется с другими локомотивами, так что органы управления машинистом дублируются на всех дополнительных локомотивах. Локомотивы соединены многожильными кабелями. Это не делает эти локомотивы МУ в контексте данной статьи. См. состав локомотивов. Однако, пригородные, скоростные и легкорельсовые перевозки широко используют МУ. Большинство электропоездов – это МУ. Региональное подразделение Управления транспорта Юго-Восточной Пенсильвании (SEPTA) использует электропоезда (ЭМУ) почти исключительно – за исключением некоторых пиковых экспресс-рейсов. Транспортное обслуживание Нью-Джерси на Северо-Восточном коридоре разделено между электролокомотивами и ЭМУ. Электропоезда M2, M4, M6 и M8, курсирующие по линии Нью-Хейвен Metro North Railroad, являются «многосистемными», то есть могут получать питание как от контактной сети, так и от третьего рельса. Это позволяет им работать под проводами между Пелхемом (Нью-Йорк) и Нью-Хейвеном (Коннектикут) – участком пути, принадлежащим Metro North, но совместно используемым с Северо-Восточным коридором Amtrak, – и от третьего рельса между Пелхемом и Гранд-Центральным вокзалом. ЭМУ используются на линии Монреаль/Дё-Монтанье AMT. Дизель-электрические поезда с множественным управлением (ДМУ) встречаются реже, отчасти потому, что новые легкорельсовые системы почти полностью электрифицированы, многие пригородные маршруты уже электрифицированы, а также из-за сложностей, связанных с правилами Федерального управления железными дорогами (FRA), ограничивающими их использование на участках, совместно используемых пассажирскими и грузовыми поездами. Когда Budd RDC был разработан после Второй мировой войны, он был принят для многих второстепенных пассажирских маршрутов в Соединенных Штатах (особенно на железной дороге Boston and Maine) и Канаде. Эти маршруты в целом просуществовали дольше в Канаде, но некоторые из них были закрыты в результате сокращений Via Rail в начале 1990-х годов. Один из сохранившихся – поезд Виктория – Кортенай на острове Ванкувер. Использование ДМУ в Канаде возродилось в последние годы, начиная с открытия Union Pearson Express в 2015 году. В то время как большинство ДМУ должны соответствовать строгим требованиям безопасности FRA для одновременной эксплуатации с грузовыми поездами, ДМУ европейского типа используются по схеме совместного использования путей на нескольких железнодорожных линиях, включая RiverLINE в Нью-Джерси. Лишь несколько производителей в Соединенных Штатах производят или производили ДМУ, соответствующие требованиям FRA, включая Colorado Railcar (ныне US Railcar) и Nippon Sharyo/Sumitomo Corporation. Транспорт Нью-Джерси экспериментировал с этим ДМУ на линии Принстон. В августе 2006 года было объявлено, что Amtrak хочет, чтобы штат Вермонт провел испытания ДМУ на линии Вермонтер, финансируемой штатом, от Нью-Хейвена на север до Сент-Олбанса, чтобы заменить менее эффективные дизельные поезда, используемые в настоящее время. Трамваи МУ использовались в Торонто Транспортной комиссией Торонто (позже Транзитной комиссией Торонто) с 1949 по 1966 год, используя 100 вагонов PCC A 7, построенных компаниями St. Louis Car Company и Canadian Car and Foundry. Эти двухвагонные составы курсировали только по маршруту Блур-стрит, начиная с 1950 года, и прекратили работу после открытия линии метро Блур-Данфорт в 1966 году. Позже вагоны A 7 были переоборудованы для одностороннего использования.