Введение
LRC (двуязычный акроним: Light, Rapid, Comfortable; на английском языке: Light, Rapid, Comfortable) – серия лёгких дизельных пассажирских поездов, использовавшихся для пригородных и междугородних перевозок на короткие и средние расстояния в канадских провинциях Онтарио и Квебек. LRC был разработан для работы с локомотивами или головными вагонами с обоих концов состава и обеспечения обслуживания на железнодорожных линиях, не прошедших модернизацию. Для этого пассажирские вагоны LRC оснащены системой активного наклона, уменьшающей перегрузки, испытываемые пассажирами при движении на высокой скорости на поворотах. На испытаниях поезда LRC достигали скорости . На единственном регулярном маршруте – Квебек-Сити – Виндзорском коридоре – из-за износа, проблем с сигнализацией и конфликтов с грузовыми поездами скорость была ограничена до или ниже. Для движения с такой скоростью использовался один головной вагон. Специальная сигнализация позволяла LRC развивать более высокую скорость, чем обычный подвижной состав, на большей части Коридора при включенной системе наклона. Локомотивы и пассажирские вагоны LRC совместимы с обычным железнодорожным оборудованием. Хотя последний локомотив LRC был выведен из эксплуатации 12 декабря 2001 года, пассажирские вагоны до сих пор широко используются и составляют основу сервиса Via Rail, хотя система наклона отключена. Базовая модель этого вагона также используется при создании поездов Acela в США.
The LRC (a bilingual acronym: in English: Light, Rapid, Comfortable; in ) is a series of lightweight diesel powered passenger trains that were used on short to medium distance inter city service in the Canadian Provinces of Ontario and Quebec. LRC was designed to run with locomotives, or power cars, at both ends and provide service on non upgraded railway routes. To accomplish this, the LRC passenger cars feature active tilt technology to reduce the forces on the passengers when a train travels at high speeds through curves. LRCs have reached speeds as high as on test runs. On its only regular service route, on the Quebec City–Windsor Corridor, wear concerns, signalling issues and conflicts with slower moving freight trains limit this to or less. For service at these speeds, a single power car was used. Special signage allowed the LRC to run at higher speeds than normal traffic across a great portion of the Corridor when the tilt system was enabled. The LRC locomotives and passenger cars are compatible with conventional equipment. While the last LRC locomotive was removed from service on 12 December 2001, the passenger cars are still in widespread use and form the backbone of Via Rail's services, albeit with the tilt system disabled. The same basic car forms the basis of the Acela in the U. S.
Проблемы со скоростью
Когда транспортное средство поворачивает, возникает центробежная сила, которая пропорциональна квадрату скорости и обратно пропорциональна радиусу. Даже небольшая сила, действующая вдоль длины человеческого тела, создает момент, который может затруднить передвижение. Центробежные силы обычно не представляют проблемы в автомобиле, поскольку пассажиры находятся в сидячем положении, а также в самолете, где фюзеляж наклонен таким образом, что центробежная сила проходит по линии пола. Эта проблема в основном возникает на высокоскоростных поездах, где пассажиры и персонал часто ходят во время движения. Эта сила также толкает весь поезд вбок, что приводит к износу наружного рельса. На ранних железных дорогах это не было проблемой из-за низкой скорости, но стало важным фактором с увеличением скорости движения и уменьшением радиуса кривизны. В 1960-х годах в Японии началось строительство специализированных высокоскоростных железнодорожных линий. Ранее Япония использовала ширину колеи 3 фута 6 дюймов, но решила проложить совершенно новые линии стандартной колеи для этих услуг, известные как Синкансэн. Линии были спроектированы для эксплуатационной скорости, используя плавные кривые с минимальным радиусом, и оснащены совершенно новыми системами сигнализации, способными обеспечить достаточное предупреждение для остановки поезда в пределах. Европейские страны планировали аналогичные системы в нескольких государствах, в то время как Великобритания и Канада не могли оправдать такие затраты, учитывая пассажиропоток.
Активный наклон
Еще одно решение этой проблемы было разработано в 1950-х годах, но не получило широкого распространения: поезда с наклоном кузова. Поезда с наклоном кузова заходят в поворот, наклоняя пассажирские вагоны так же, как это делает рельс с уклоном во внутреннюю сторону. Системы наклона были внедрены в эксплуатацию компанией Spanish Talgo, но эта система была "пассивной" и требовала некоторого времени для реагирования на повороты. Значительное улучшение можно достичь, сделав систему "активной", считывая силы, действующие на вагоны, с помощью датчиков и быстро поворачивая их под нужным углом с использованием гидравлических цилиндров. В 1960-х годах British Rail провела масштабную экспериментальную программу по активным системам наклона, оказавшую значительное влияние, а в 1970-х годах продолжила эти исследования, разработав новый поезд с наклоном кузова – Advanced Passenger Train (APT). Технические цели проектирования APT включали максимальную скорость на 50% выше, чем у существующих поездов, и скорость прохождения поворотов на 40% выше, при этом работа на существующих путях в пределах действующих сигнальных систем. Хотя наклон кузова снижает дискомфорт для пассажиров, он не изменяет силы, действующие на рельсы. Поезд, идущий на высокой скорости по повороту, прижимается к рельсам, и если внутренние гребни колес соприкасаются с рельсами, это вызывает значительный износ. Устранить этот эффект сложно, но его можно уменьшить, снизив вес локомотива или отказавшись от локомотива и распределив тяговую мощность по всему поезду. APT пошел первым путем, и первоначальный APT E использовал газотурбинную установку. Газовые турбины обладают отличным отношением мощности к весу, возможно, в десять раз большим, чем у обычного дизельного двигателя, но при этом потребляют значительно больше топлива в режиме холостого хода. Это не вызывало опасений при первоначальном проектировании APT, но после нефтяного кризиса 1973 года они быстро перешли к электрической тяге. Это было еще легче, чем турбинная версия, но требовало дорогостоящей электрификации линий. В результате электрические APT Ps использовались только на главной железнодорожной линии Западного побережья от Лондона до Глазго.
Турбо
Единственным маршрутом с пассажиропотоком и временем в пути, подходящим для высокоскоростного сообщения в Канаде в то время, был Квебек-Сити – Виндзорский коридор, особенно участок между Торонто и Монреалем, на который приходится две трети пассажиров всего коридора. TurboTrain, или просто "Turbo", как предпочитала CN, стала первой попыткой CN обеспечить более высокие скорости на этом маршруте. Разработанный в начале 1960-х годов компанией United Aircraft Corp., TurboTrain использовал лицензионную версию пассивной системы наклона Talgo и новый локомотив на турбинном двигателе. Поезда CN были построены в Канаде консорциумом компаний: Dofasco изготовила тележки и систему подвески, Alcan – кузова вагонов, а Montreal Locomotive Works (MLW) – двигатели и силовые установки. Все три компании получили ценный опыт в проектировании современных пассажирских поездов благодаря этому проекту. Однако Turbo был далек от совершенства. Его сочлененные тележки означали, что поезд можно было разъединить только на ремонтных предприятиях. В случае неисправности одного вагона весь состав приходилось выводить из эксплуатации, а невозможность легко изменять длину поезда существенно снижала его гибкость. Конструкция предусматривала уникальные двери с обоих концов вагонов, чтобы можно было соединять два поезда в один более длинный, но на практике это оказалось слишком трудоемким и не оправдало себя. Более того, хотя турбинный двигатель был легким и показал высокую надежность, он также был очень неэффективен с точки зрения расхода топлива.
LRC (дополнительная сумма)
Конкурент Turbo вынашивался уже некоторое время к этому моменту. Еще в 1966 году инженер компании Alcan начал разрабатывать идеи для нового легкого поезда и представил проект CN. Кузов вагона был преимущественно алюминиевым для снижения веса и построен на два дюйма ниже, чем у стандартных составов, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление. Этот двигатель, производившийся на MLW, был единственным подходящим вариантом; это была относительно старая конструкция 1950-х годов, и LRC стал одним из последних случаев его применения в Северной Америке. Чтобы обеспечить максимальную обтекаемость всего поезда, кузов локомотива был плотно обтекаем вокруг двигателя, на той же высоте, что и вагоны. В результате получилась довольно компактная конструкция, даже по современным меркам – на несколько футов короче, чем GE Genesis, который заменил их на службе Via, и на тысячи фунтов легче. Небольшой вес и низкое аэродинамическое сопротивление позволяли развивать более высокую скорость при меньшем расходе энергии, повышая топливную экономичность. Эта инициатива получила сильную поддержку со стороны правительства. Канадская транспортная комиссия изучила проблему организации обслуживания на основных направлениях и пришла к выводу, что "наиболее прибыльная стратегия заключается в максимальном использовании потенциала существующих железнодорожных мощностей путем внедрения новых транспортных технологий".
Конструкция подвески
Первым вопросом было то, можно ли встроить подходящий механизм наклона в тележки, не требующий дополнительного пространства и не выступающий за пределы вагона. Dofasco, крупный производитель стали в Гамильтоне, выиграл большинство контрактов на разработку тележек. Они разработали систему, состоящую из двух частей: тележки и подвески внизу и отдельного механизма наклона сверху. Система управления наклоном была разработана компаниями SPAR Aerospace и Sperry Rand Canada. Кузов вагона опирался на ролики, установленные в двух U-образных кронштейнах спереди и сзади каждой тележки. Гидравлические цилиндры перемещали вагон из стороны в сторону вдоль этих кронштейнов, наклоняя его до 8,5 градусов. Это приводило к скольжению нижней части вагона вбок во время вращения, так что ось вращения находилась в середине кузова, а не сверху (как у Turbo) или снизу (как у большинства систем наклона). Это уменьшало ощущение движения у пассажиров, удерживая вращение близко к их центру тяжести, и снижало нагрузки до 0,5 g. Компании прогнозировали, что разработка прототипа обойдется в 2,48 миллиона долларов, и правительство предоставило половину этой суммы в рамках соглашений PAIT. Проект превысил бюджет на 77 000 долларов, которые компании оплатили из собственных средств. Прототип вагона был завершен в 1971 году и начались испытания с обычными локомотивами. К лету 1972 года он прошел 8047 км (5000 миль) в эксплуатации, и возникло несколько незначительных проблем. Группа специалистов из SPAR и Университета Макмастера изучала проблемы с механизмом наклона, и несколько исправлений были внесены в конструкцию. К этому моменту прототип локомотива был готов на 85%. В этот период руководители CN начали выражать обеспокоенность по поводу стоимости оборудования, в то время как их инженеры высказались за электрический привод механизма наклона вместо гидравлического. Dofasco заявил, что такое изменение было бы непрактичным, что вызвало недовольство у CN. В ответ CN запросил серию дополнительных испытаний, отложив решение о заказе. Это, вероятно, было реакцией на проблемы, возникшие у Turbo, который был поспешно введен в эксплуатацию для Expo '67 до проведения тщательных испытаний и устранения проблем. В 1972 году финансирование PAIT было исчерпано, а потенциальный заказчик задерживал заказы, в результате чего проект надолго приостановился и прогресс был незначительным. Чтобы продолжить испытания без заказа от CN, консорциум был вынужден обратиться в TDC за дополнительными средствами. Только в июле 1973 года было выделено дополнительно 460 000 долларов на завершение строительства локомотива и начало испытаний. Для запуска LRC в производство была разработана четырехэтапная программа. В рамках первого этапа (до апреля 1973 года) вагон должен был работать на обычных магистральных линиях, а во втором этапе (до июля 1974 года) – на более высоких скоростях. Испытания были еще больше отложены из-за железнодорожной забастовки в Канаде, что побудило консорциум рассмотреть возможность перенесения высокоскоростных испытаний в Высокоскоростной наземный испытательный центр в Пуэбло, штат Колорадо. Хотя в январе 1974 года была достигнута договоренность, испытания продолжались в Канаде. Позже в том же году консорциум узнал, что США рассматривают иностранные проекты для обслуживания Amtrak, поэтому контракт был возобновлен, и прототип LRC был отправлен для шестинедельных испытаний, начавшихся в ноябре 1974 года. Участок пути включал в себя рельсы с наклонными и сварными стыками, бетонные и деревянные шпалы, и изначально был разработан для тестирования низкоскоростных городских транспортных систем на скоростях до . Во время испытаний поезд проходил на скоростях до , и регулярно преодолевал повороты, предназначенные для скорости . В ходе одного целодневного теста средняя скорость составила , включая три 10-минутные остановки для смены бригады.
The companies had predicted that the development of the prototype would cost $2.48 million, and the government provided half of that under the PAIT agreements. The project overran the budget by $77,000, which the companies supplied out of pocket. The prototype coach was completed in 1971 and started testing with conventional locomotives. By the summer of 1972, it had seen 5000 mile (8047 km) of service, and a few relatively minor problems cropped up. Issues with the tilting mechanism were studied by a group at SPAR and McMaster University, and several fixes incorporated into the design. By that point the prototype locomotive was 85% complete. During this period, CN executives started expressing concerns about the cost of the equipment, while their engineers stated a preference for electrically powered tilting in place of the hydraulic system. Dofasco stated that such a change would be impractical, upsetting CN. In response, CN requested a series of additional tests, delaying their decision on ordering the design. This was also likely a response to the problems encountered on the Turbo, which had been rushed into service for Expo '67 before rigorous testing had worked out its problems. With the PAIT funds exhausted in 1972 and the launch customer delaying its orders, the project went into a lengthy hiatus period where little progress was made. To continue testing without an order from CN, the consortium was forced to turn to the TDC for additional funds. It was not until July 1973 that an additional $460,000 was released to finish the locomotive and start testing. A four phase program was envisioned to bring the LRC to production. The first two phases would have the coach running on normal mainline service through April 1973 as part of Phase 1 and runs at higher speeds in Phase 2 through to July 1974. Testing was further delayed due to a railway strike in Canada, which led the consortium to explore moving the high speed tests to the U. S.'s High Speed Ground Test Center in Pueblo, Colorado. Although a deal was arranged in January 1974, testing continued in Canada. Later that year the consortium learned that the U. S. was considering foreign designs for service with Amtrak, so the contract was revived and the LRC prototype was sent for a six week period starting in November 1974. The tracks it ran on included butted and welded rail, concrete and wooden ties, and was originally designed to test low speed urban transport designs at speeds up to During the testing the train covered at speeds of up to , and routinely took corners designed for at In one all day test it averaged including three 10‑minute stops to change crews.
В производство
Bombardier приобрел MLW в 1975 году, отчасти для получения доступа к LRC. К этому моменту разработка LRC обогнала программу APT в Великобритании и должна была выйти на линию раньше. Хотя его максимальная скорость была ниже, чем у APT или японских разработок, в остальном он считался очень передовым. Особо отмечалась экономичность: LRC потреблял немного больше чем с пятивагонным составом, в то время как существующие парки использовали чуть менее , а Turbo – . Также была предусмотрена усиленная звукоизоляция, включая слой пеноизоляции по всему кузову. Alcan и TDC также резко критиковали управление Bombardier частью программы MLW, полагая, что менеджеры среднего звена не обладали достаточной квалификацией для быстрого завершения проекта.
Вход в службу
В то время как работа над LRC продвигалась, канадское правительство находилось на начальных этапах выполнения предвыборного обещания Пьера Трюдо, данного в 1974 году, о создании общенационального перевозчика, аналогичного Amtrak в США. Хотя в 1975 году они в принципе согласились приобрести LRC, покупка была приостановлена до завершения формирования Via Rail. CN, стремившаяся избавиться от пассажирских перевозок с конца 1960-х годов, начала передавать свой существующий пассажирский подвижной состав компании Via, начиная с 1976 года. Тем временем, в январе 1977 года Amtrak заключил договор аренды на сумму 10 миллионов долларов на два локомотива, каждый с пятью вагонами, с опцией покупки поездов в любое время или возврата их по истечении двух лет. Amtrak изучала возможность организации высокоскоростного сообщения на своем Северо-восточном коридоре, особенно между Нью-Йорком и Бостоном. Этот участок пути отличался большим количеством поворотов, и рассматривалась возможность использования системы активного наклона как минимум на этом участке маршрута. Первая партия "LRC 1" для Amtrak была завершена осенью 1980 года. Поезда эксплуатировались в коммерческих рейсах под номерами Amtrak #38 и #39 (локомотивы) и #40–49 (вагоны) на маршрутах Beacon Hill (Нью-Хейвен – Бостон) и Shoreliner (Нью-Йорк – Бостон). Amtrak отказался от приобретения поездов, и они были возвращены компании Bombardier в 1982 году. Существовали значительные различия между этими машинами и более поздними канадскими составами, из-за чего их нельзя было легко комбинировать. Via использовала вагоны Amtrak для своих международных рейсов в Чикаго, перекрасив их в цвета Via Rail и перенумеровав с 3501 по 3508, 3511 и 3512. Несмотря на то, что Amtrak не стал использовать конструкцию LRC, даже на той ранней стадии рассматривалась возможность создания электрической версии локомотива на той же базовой платформе (под номерами 3300–3349). Затем заказ был увеличен еще на 10 локомотивов. Эта партия из 20 машин получила название "LRC 2" (номера локомотивов 6900–6920). В 1981 году был размещен еще один заказ на 10 локомотивов (6921–6930) и 50 вагонов (3350–3399).
В эксплуатации
Первый канадский состав был доставлен на станцию Виндзор в Монреале 1 июня 1981 года. Первый рейс с оплатой проезда был осуществлен из Торонто в Сарнию 4 сентября 1981 года, в выходные, посвященные Дню труда. Первоначально LRC столкнулись с рядом проблем. Одной из распространенных проблем было то, что вагоны "заклинивало" в наклонном положении даже после того, как участок пути выпрямлялся после поворота. В то время компания Bombardier оценивала общий объем продаж еще в 80 составов LRC на сумму до 500 миллионов долларов. Их расчеты показали, что стоимость проезда на LRC составит 23,26 доллара США за поездку в 539 км (335 миль), что лишь незначительно превышает стоимость проезда на обычных поездах. Несмотря на то, что LRC потреблял гораздо меньше топлива на пассажира, чем обычные составы, и даже меньше, чем автобус, дальнейших продаж не последовало. Via Rail ввела поезда в эксплуатацию, преодолев первоначальные трудности и сделав LRC основой для большинства своих междугородних перевозок в коридоре Квебек-Сити – Виндзор. Оригинальные локомотивы LRC постепенно выводились из эксплуатации после десяти-пятнадцати лет службы, хотя локомотив № 6905 использовался во время тестовых пробегов новых вагонов "Renaissance" между Гленом Робертсоном и Оттавой в 2000 году. Последний рейс локомотива LRC состоялся в 2001 году.
Выход на пенсию
После вывода из эксплуатации часть локомотивов LRC была продана компании Industrial Rail Services в Монктоне, провинция Нью-Брансуик. Часть локомотивов была утилизирована, а остальные ожидают продажи в музеи или к операторам. В настоящее время сохранилось только два известных экземпляра.
Автомобили LRC
Большинство вагонов продолжали эксплуатироваться после снятия с производства локомотивов LRC, хотя и тянулись более новыми локомотивами, как правило P42DC, и часто с отключённой системой наклона. Начиная с 2003 года, Via оснастила все поезда Corridor беспроводным интернетом, установив на крышах вагонов первого класса характерные белые купола для спутниковой связи. Новая инвестиционная программа, объявленная правительством Канады в октябре 2007 года, предусматривает финансирование модернизации оставшихся вагонов LRC компании Via. В рамках этого проекта система наклона будет демонтирована.
Наследие
Bombardier впоследствии использовали обновленные версии вагонов LRC и их системы наклона в электрических высокоскоростных поездах Acela, разработанных для Amtrak в конце 1990-х годов (включая 26 вагонов-клубов и 72 пассажирских вагона), Super Voyager в Великобритании и в экспериментальном JetTrain, основанном на Acela, предложенном в середине 2000-х годов для нескольких транспортных коридоров в Канаде и Соединенных Штатах.
Сохранение
В августе 2010 года Историческая ассоциация железных дорог Торонто объявила об успешном завершении покупки локомотива LRC № 6917 у Via Rail Canada в рамках кампании "Сохраним LRC". Изначально планировалось разместить этот локомотив в музее The Toronto Railway Heritage Centre, расположенном в бывшем депо Canadian Pacific John St. Roundhouse в Торонто, после сбора средств на его транспортировку. Однако, после того как выяснилось, что локомотив все еще способен работать самостоятельно, было решено не перемещать его, а оставить на текущем хранении в Торонтском центре технического обслуживания VIA Rail в Мимико. Поддержание и эксплуатация локомотива 6917 осуществляется Исторической ассоциацией VIA. Основные работы по реставрации были завершены в 2014 году, остались лишь косметические работы. Локомотив LRC № 6921 сохранен в Канадском железнодорожном музее недалеко от Монреаля и продемонстрировал работу на собственном ходу в 2015 году.