Исследовательский отдел British Rail: Инновации и развитие британской железной дороги.

Введение

Подразделение исследований British Rail (BR) было подразделением государственной железнодорожной компании British Rail (BR). Ему было поручено проводить исследования по улучшению различных аспектов британских железных дорог, особенно в области надежности и эффективности, включая снижение затрат и повышение уровня обслуживания. Его создание было одобрено недавно созданным Советом директоров British Rail (BRB) в 1963 году и включало в себя персонал и существующие ресурсы со всей страны, в том числе Научно-исследовательскую лабораторию LMS. Основной базой являлся специально построенный Железнодорожный технический центр в Дерби. Помимо своей внутренней деятельности, Отдел исследований предоставлял технологии и персонал другим странам для различных целей и на разные сроки под торговой маркой "Transmark". Он стал признанным центром передового опыта в своей области; теоретическая строгость его подхода к железнодорожной инженерии превзошла ранее преобладавшие методы, основанные на опыте. Его исследования привели к достижениям в различных секторах, таких как сигнализация, где был достигнут прогресс в области блок-систем, систем дистанционного управления и Автоматической предупредительной системы (AWS). Улучшения инфраструктуры, такие как стандартизация оборудования для контактной сети и усовершенствование плазменной горелки, также были результатом деятельности Отдела исследований. Возможно, наиболее известной работой стало изучение новых типов подвижного состава, таких как высокоскоростные грузовые вагоны и рельсовые автобусы, что привело к появлению серии 140. Одним из проектов, получивших широкую известность, стал Advanced Passenger Train (APT) – высокоскоростной наклонный поезд, предназначенный для обслуживания межгородних маршрутов BR. Однако из-за срыва сроков, негативной прессы и отсутствия политической поддержки работы над APT были прекращены в середине 1980-х годов в пользу более традиционных поездов InterCity 125 и InterCity 225. Отдел исследований был реорганизован в преддверии приватизации British Rail в 1990-х годах; большая его часть стала "BR Research Limited". В 1996 году это подразделение было приобретено частной компанией AEA Technology, которая впоследствии стала Resonate Group. Некоторые элементы его работы продолжаются в различных организациях, например, патенты, полученные в ходе разработки APT, были использованы при создании Pendolino – современного высокоскоростного наклонного поезда.

The British Rail Research Division was a division of the state owned railway company British Rail (BR). It was charged with conducting research into improving various aspects of Britain's railways, particularly in the areas of reliability and efficiency, including achieving cost reductions and increasing service levels. Its creation was endorsed by the newly created British Rail Board (BRB) in 1963 and incorporated personnel and existing resources from all over the country, including the LMS Scientific Research Laboratory. It was primarily based at the purpose built Railway Technical Centre in Derby. In addition to its domestic activities, the Research Division would provide technology and personnel to other countries for varying purposes and periods under the trade name "Transmark". It became recognised as a centre of excellence in its field; the theoretical rigour of its approach to railway engineering superseded the ad hoc methods that had prevailed previously. Its research led to advances in various sectors, such as in the field of signalling, where progress was made with block systems, remote operation systems, and the Automatic Warning System (AWS). Trackside improvements, such as the standardisation of overhead electrification equipment and refinements to the plasma torch, were also results of the Research Division's activities. Perhaps its most high profile work was into new forms of rolling stock, such as the High Speed Freight Vehicle and railbuses, which led to the introduction of the Class 140. One of its projects that gained particularly high profile coverage was the Advanced Passenger Train (APT), a high speed tilting train intended for BR's Intercity services. However, due to schedule overruns, negative press coverage, and a lack of political support, work on the APT was ceased in the mid 1980s in favour of the more conventional InterCity 125 and InterCity 225 trainsets. The Research Division was reorganised in the runup to the privatisation of British Rail during the 1990s; the bulk having become "BR Research Limited". This unit was acquired by the private company AEA Technology in 1996, which has since become Resonate Group. Several elements of its work have continued under various organisations, such as the patents filed during the APT's development being harnessed in the development of the Pendolino, a modern high speed tilting train.

Предыстория

В середине 1950-х годов высокопоставленным сотрудникам Британской транспортной комиссии (BTC) становилось все более очевидным, что, учитывая неоднозначные результаты работы с внешними подрядчиками, British Rail будет целесообразно самостоятельно выполнять некоторые исследовательские проекты. Несколько текущих исследовательских работ, например, в области сцепления колес с рельсами, также были включены в сферу деятельности нового подразделения; в июне 1960 года Центр испытаний локомотивов в Рагби был передан в ведение главного инженера-электрика и стал ключевой площадкой для этого подразделения. В 1963 году новообразованный Совет British Rail (BRB) одобрил передачу Секции электротехнических исследований в Департамент исследований British Rail с целью создания полноценного нового подразделения. Исследовательское подразделение объединило сотрудников и экспертов со всей страны, включая Научно-исследовательскую лабораторию LMS. Его задача заключалась не только в улучшении существующего оборудования или решении текущих проблем, но и в проведении фундаментальных исследований, основанных на базовых принципах, в области железнодорожной эксплуатации. Результаты его работы впоследствии использовались инженерами, производителями и железными дорогами по всему миру. Например, после завершения первоначального экспериментального проекта APT E он был передан в отдел машиностроения для создания прототипа APT P. Со временем инженеры направлялись в другие страны на различные сроки под торговой маркой "Transmark". Одним из первых вопросов для этого нового подразделения стал выбор постоянного местоположения, при этом Рагби был отклонен в пользу Дерби, где в 1960-х годах был построен специально для этой цели Железнодорожный технический центр стоимостью 4 миллиона фунтов стерлингов. Рядом с ним Исследовательское подразделение создало свою первую испытательную трассу на старой линии Великой Северной железной дороги между Эггинтонским переездом и Дерби Фригейт (позже использовалась только до Микл-овера), которая использовалась Группой управления поездами. Позже, при разработке революционного поезда Advanced Passenger Train (APT), на линии между Мелтон-Джанкшн и Эдвальтоном (известной как Old Dalby Test Track) была создана вторая испытательная трасса, приобретенная специально для испытаний этого поезда. Испытательная трасса Микл-овер была закрыта и разобрана в начале 1990-х годов, однако Old Dalby оставалась в эксплуатации в XXI веке.

During the mid 1950s, it became increasingly apparent to senior figures within the British Transport Commission (BTC) that, in light of mixed results from using external contractors, there was value in British Rail performing some research projects in house instead. Several existing research efforts, such as into rail adhesion, were also folded into the new section's remit; in June 1960, the Rugby Locomotive Testing Senter was also transferred to the Chief Electrical Engineer's responsibility and became a key site for the section. During 1963, the newly created British Rail Board (BRB) agreed to transfer the Electrical Research Section to the British Rail Research Department, with the purpose of forming a completed new division. The Research Division brought together personnel and expertise from all over the country, including the LMS Scientific Research Laboratory. Its remit was not simply the improvement of existing equipment, or the solution of existing problems, but fundamental research from first principles, into railway operation. The results of its work would go on to inform development by engineers, manufacturers and railways all over the world. For instance, once the initial APT E experimental project was complete, it passed to the mechanical engineering department to build the APT P prototype. In time, engineers would be seconded to other countries for varying periods under the trade name "Transmark". One early matter for this new division was the choice for a long term location, Rugby being passed over in favour of Derby, where the purpose built Railway Technical Centre was built during the 1960s at a cost of £4 million. Nearby, the Research Division developed its first test track on the old Great Northern Railway line between Egginton Junction and Derby Friargate (later used only as far as Mickleover) and was used by the Train Control Group. Later on, when the revolutionary Advanced Passenger Train (APT) was being developed, a second test track was created on the line between Melton Junction and Edwalton (known as the Old Dalby Test Track), which was acquired specifically to test this train. The Mickleover test track was closed and lifted in the early 1990s, however Old Dalby remained in use into the twenty first century.

Проекты

Первые результаты работы исследовательского отдела стали ощутимы уже к концу 1960-х годов в области сигнализации, в частности, в системах блокировки. Хотя практические демонстрации проводились уже в 1964 году, некоторые из этих разработок, такие как ранняя попытка использования радиолокационного обнаружения препятствий, оказались недостаточно зрелыми для внедрения. Одним из проектов, оказавших значительное влияние на будущие железнодорожные операции, стало создание автоматизированных моделей транспортного потока в сети. В ответ на обеспокоенность руководства Южного региона British Rail, исследовательская группа разработала улучшения для Автоматической Системы Предупреждения (AWS), иногда называемой AWS с повторением сигнала, которые впоследствии были широко внедрены в этом регионе. Еще одним ранним достижением стало дистанционное управление грузовыми локомотивами на низкой скорости, например, при доставке угля на электростанции. К середине 1960-х годов в исследовательском отделе велось несколько проектов, связанных с тягой, однако на них негативно повлияла внезапная смерть старшего инженера Джеймса Брауна. В конце 1960-х годов внимание было уделено расширению математических возможностей исследовательского отдела. К концу 1960-х годов отдел добился прогресса в области сцепления колес с рельсами; под влиянием французских экспериментов с искровыми разрядами, разработка плазменной горелки, получившей дальнейшее развитие, основывалась на многообещающих результатах испытаний, полученных в 1967 году. Последующие испытания дали еще более хорошие результаты, однако на прогресс серьезно повлиял уход доктора Алстона в 1971 году. Отдел также оказывал поддержку в решении проблем, возникавших при эксплуатации недавно установленного оборудования контактной сети; продолжалась разработка более простого и стандартизированного оборудования, а также дальнейшие исследования по цифровому моделированию динамического поведения контактной сети. Успех этих усилий был таким, что, первоначально получив разрешение на пятилетний период, BRB одобрила дополнительное одиннадцатилетнее продление в 1973 году, тем самым продолжив работу исследовательского отдела в этих областях до марта 1985 года. Одним из ключевых исследовательских проектов было изучение склонности новых колес к "охоте", которая компенсировалась намеренным профилированием или предварительным износом колес. В 1960-х годах инженер-аэродинамик Алан Уикенс провел обширное исследование, в котором динамическая неустойчивость была определена как причина этого явления. Дальнейшие исследования, приведшие к выводу о необходимости хорошо демпфированной подвески как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, привели к дополнительным проектам, таким как Высокоскоростной грузовой вагон, работы над которым начались в конце 1960-х годов и достигли пика в середине 1970-х годов. В период с 1975 по 1979 год были проведены различные испытания Высокоскоростного грузового вагона. Еще более радикальный грузовой вагон, Autowagon, также разрабатывался в начале 1970-х годов; концепция заключалась в использовании отдельных самоходных контейнеровозов, которые автоматически загружались, перемещались по железнодорожной сети и разгружались по мере необходимости. Этот проект не вышел за рамки демонстраций и исследований требуемых систем управления. Таким образом, исследовательский отдел сотрудничал с British Leyland для совместной разработки и оценки нескольких прототипов четырехколесных транспортных средств, обычно называемых LEV (Leyland Experimental Vehicle). Эти прототипы по сути представляли собой кузова автобусов Leyland National, установленные на модифицированное шасси Высокоскоростного грузового вагона. Испытания начались в 1978 году. Более мощный двухвагонный прототип рельсового автобуса, класс 140, был построен в период с 1979 по 1981 год. После его раннего использования в качестве испытательного полигона, во время которого Class 140 совершил поездку по нескольким регионам Великобритании, он позже служил демонстратором для последующих серийных единиц, основанных на этом типе, Class 141, введенного в 1984 году, и Class 142, введенного в 1985 году. Эти последующие серийные классы во многих аспектах отличаются от конструкции Class 140; одним из примеров является разделение между рамой и кузовом сверху гибким креплением, уменьшение глубины рамы для облегчения доступа при техническом обслуживании, а также использование стандартного для автобусов оборудования, пассажирских сидений и общей компоновки кабины. Из-за противодействия профсоюзов он не ходил снова по магистральным линиям до августа 1973 года. Во время испытаний на Главной магистрали Great Western, прототип достиг нового рекорда скорости для британских железных дорог 10 августа 1975 года. Однако к началу 1980-х годов проект продолжался более десяти лет, и поезда все еще не были введены в эксплуатацию. APT был незаметно прекращен в середине 1980-х годов в пользу более традиционных поездов InterCity 125 и InterCity 225. Другие работы включали изучение трамбовки балласта, свойств подстилающих грунтов и предварительного напряжения рельсов. Значительная часть сети была переведена на бесшовные рельсы, что в жаркое лето вызвало множество проблем с изгибом рельсов; хотя травм не было, произошло несколько сходов с рельсов. Были проведены оценки методов, затрат и выгод от трамбовки балласта над концами шпал. Проводились углубленные исследования усталости металла и пионерские работы по ультразвуковой дефектоскопии, в то время как в других местах она изучалась для медицинской диагностики. Крупными прорывами в сигнализации, достигнутыми исследовательским отделом, стали твердотельная централизация и Интегрированный электронный центр управления.

Early benefits of the Research Division's work were already being felt by the late 1960s in the field of signalling, specifically in block systems. While practical demonstrations were being performed as early as 1964, some of these efforts, such as an early use of radar based obstacle detection, proved to be not mature enough for deployment. One project of this nature that was highly impactful on future railway operations was the creation of automated simulations of traffic flow through a network. In response to concerns by managers of the British Rail's Southern Region, the Research Team developed improvements for the Automatic Warning System (AWS), sometimes referred to as Signal Repeating AWS, which would be deployed extensively in that region. Another early advance was the remote control of freight locomotives at low speed, such as when coal trains were delivering their materials to power stations. By the mid 1960s, the Research Division had multiple traction related projects underway, however, they were negatively impacted by the sudden death of senior engineer James Brown. During the late 1960s, attention was paid to expanding the Research Division's mathematical capabilities. By the end of the 1960s, the division has made progress in the area of rail adhesion; influenced by French experiments with spark discharges, development of what became the plasma torch proceeded based on promising test results gathered in 1967. Subsequent testing provided even better results; however, progress was badly impacted by the departure of Dr Alston in 1971. The division also provided support in troubleshooting issues encountered with the recently deployed overhead electrification apparatus; the development of simpler and standardised equipment and further research into digitally simulating the dynamic behavior of overhead equipment proceeded. The success of these efforts were such that, having been initially authorised for a five year period, the BRB approved a further 11 year extension in 1973, thus continuing the Research Division's work in these areas through to March 1985. One key research project was examining the tendency of new wheels to hunt, which was counteracted by deliberately profiling, or pre wearing, wheels. During the 1960s, an extensive study was performed by the aeronautical engineer Alan Wickens, which identified dynamic instability as the cause. Concluding that a properly damped suspension system, both horizontally as well as vertically, additional research led to additional projects, such as the High Speed Freight Vehicle, which started work during the late 1960s and reaching a high point during the mid 1970s. Various tests of the High Speed Freight Vehicle were carried out between 1975 and 1979. An even more radical freight vehicle, the Autowagon, was also worked on during the early 1970s; the concept of individual self powered container carrying wagons automatically loading, traversing the rail network, and unloading as required. This project never proceeded beyond demonstrations and studies into the control systems required. thus, the Research Division collaborated with British Leyland to jointly develop and evaluate several prototype four‐wheel vehicles, commonly referred to as LEVs (Leyland Experimental Vehicle). These prototypes were essentially Leyland National bus bodies mounted on a modified High Speed Freight Vehicle chassis. Testing commenced in 1978. A more capable two car prototype railbus, the Class 140, was built between 1979 and 1981. Following its early use as a testbed, during which the Class 140 toured several different regions across the UK, it later served as a demonstrator for the subsequent production units based on the type, the Class 141, introduced in 1984, and Class 142, introduced in 1985. These subsequent production classes diverge from the Class 140's design in numerous places; one example is the separation between the underframe and the body above by a flexible mounting, a reduction in the depth of the underframe for maintenance accessibility, and the use of road bus standard electrical equipment, passenger fittings, and general cab layout. Due to trade union opposition, it did not run again on the main line until August 1973. During testing on the Great Western Main Line, the prototype achieved a new British railway speed record on 10 August 1975, having reached However, by the early 1980s, the project had been running for over a decade and the trains were still not in service. The APT was quietly abandoned during the mid 1980s in favour of the more conventional InterCity 125 and InterCity 225 trainsets. Other work involved looking at the tamping of ballast, properties of subsoils, and rail prestressing. A large part of the network had been converted to continuous welded rail which, during a hot summer, caused many problems with rail buckling; although there were no injuries, there were a number of derailments. Evaluations were conducted into the methods, costs, and benefits of tamping the ballast over the sleeper ends. There were extended studies into metal fatigue, and pioneering work in ultrasound crack detection at a time when it was being investigated elsewhere for medical diagnostics. Major signalling breakthroughs made by the Research Division included Solid State Interlocking and the Integrated Electronic Control Centre.

Реформы и приватизация

В 1986 году финансирование подразделения было переведено от руководства компании к оперативным подразделениям. Таким образом, акцент сместился с фундаментальных исследований на решение практических задач. В 1989 году BR Research стала самостоятельным подразделением, работающим по контракту с British Rail и другими заказчиками, и была создана возможность приватизации. Когда British Rail была приватизирована в 1990-х годах, Исследовательский отдел (который к тому времени стал "BR Research Limited") был приобретен компанией AEA Technology в 1996 году. Образовавшееся предприятие "AEA Technology Rail" впоследствии было продано в 2006 году венчурной компании и стало DeltaRail Group. Консалтинговое подразделение Transmark было продано компании Halcrow и стало Halcrow Transmark. В музее промышленности Дерби до сих пор сохраняется несколько устаревшая экспозиция, посвященная работе Отдела.

Наследие

У исследовательского отдела были натянутые отношения с другими подразделениями BR, и, как и многие проекты, вдохновленные речью Гарольда Уилсона о "белом калении технологий", он был закрыт в начале 1980-х годов. Причиной разногласий был традиционный подход, принятый в большинстве подразделений BR, в отличие от теоретических и аэрокосмических методов, используемых исследовательским отделом. Наем выпускников университетов вместо подготовки кадров внутри компании также вызывал напряженность. Иногда это могло быть нетактично, а возможно, и наивно. APT E был оснащен единственным местом машиниста, расположенным по центру кабины, в то время как профсоюзы сопротивлялись упразднению должности "второго человека" (кочегара в эпоху паровозов). После первого рейса до Даффилда профсоюзы объявили APT E бойкот на год. Тем не менее, эмпирические исследования динамики транспортных средств, проведенные отделом, легли в основу современных высокоскоростных поездов, как грузовых, так и пассажирских, включая InterCity 125 и InterCity 225. Концепция системы наклона APT была реализована в поездах Pendolino, а результаты исследований в области сигнализации и управления движением используются на большей части британской железнодорожной сети.