Экспериментальный высокоскоростной поезд с наклоном British Rail: История APT

Введение

Экспериментальный наклоняющийся высокоскоростной поезд, разработанный компанией British Rail

Поезд Advanced Passenger Train (APT) – это наклоняющийся высокоскоростной поезд, разработанный компанией British Rail в 1970-х и начале 1980-х годов для использования на главной линии Западного побережья (WCML). На WCML было множество кривых, и APT стал пионером в применении системы активного наклона для их преодоления – технология, которая впоследствии была скопирована в конструкциях по всему миру. Экспериментальный APT E достиг нового рекорда скорости на британской железной дороге 10 августа 1975 года, а в декабре 1979 года его превзошел опытный образец APT P. Разработка опытных образцов затянулась, и к концу 1970-х годов проект находился в разработке уже десять лет, а поезда все еще не были готовы к эксплуатации. Приход к власти Маргарет Тэтчер поставил проект под угрозу, и она намекнула на возможное сокращение финансирования. Столкнувшись с риском отмены, руководство British Rail решило ввести опытные образцы в эксплуатацию, и первые рейсы по маршруту Лондон – Глазго состоялись в декабре 1981 года. Проблемы в конечном итоге были решены, и в 1984 году поезда были тихо возвращены в эксплуатацию с гораздо большим успехом. К этому времени конкурирующий высокоскоростной поезд, работавший на обычном дизельном двигателе и не обладавший системой наклона и характеристиками APT, прошел быструю разработку и испытания и стал основой пассажирских перевозок British Rail. Поддержка проекта APT полностью прекратилась, поскольку все лица, принимающие решения, дистанцировались от того, что считалось неудачей. Планы по производству версии APT S были отменены, и три APT P эксплуатировались чуть больше года, после чего были снова сняты с эксплуатации зимой 1985/86 годов. Два из трех составов были разобраны, а детали третьего отправлены в Национальный музей железных дорог, где они присоединились к APT E.

Несмотря на непростую историю, конструкция APT оказала значительное влияние и послужила прямым вдохновением для других высокоскоростных поездов, таких как Pendolino. Значительные работы по электрификации, проводившиеся параллельно с разработкой APT, были успешно использованы в новых конструкциях без системы наклона, таких как British Rail Class 91. Система наклона APT была возвращена на WCML в составе British Rail Class 390, основанного на проекте наклоняющегося поезда Fiat Ferroviaria и построенного компанией Alstom. Другие инновации, впервые примененные в APT, такие как гидрокинетическое торможение, использовавшееся для остановки поезда в пределах существующих интервалов, не были внедрены.

Отдел исследований британской железной дороги

После национализации железных дорог Великобритании в 1948 году, British Railways, как она тогда называлась, столкнулась со значительным сокращением пассажиропотока, поскольку автомобили быстро набирали популярность в 1950-х и 60-х годах. К 1970 году количество пассажиров сократилось примерно вдвое по сравнению с показателями непосредственно перед Второй мировой войной. В попытке сохранить прибыльность, правительство заказало исследование, которое привело к закрытию многих линий в рамках программы "Топор Бичинга" 1963 года. Несмотря на эту масштабную реструктуризацию, сеть по-прежнему базировалась на линиях, построенных до войны, с маршрутами, восходящими к 1800-м годам. Поддержание сети создавало проблемы, и сходы с рельсов становились все более частыми. В 1962 году доктор Сидни Джонс был переманен из оружейного департамента R.A.E. Farnborough с целью в конечном итоге возглавить исследовательскую работу BR вместо Колина Инглеса, который вышел на пенсию в 1964 году. Изучая проблему сходов, они обнаружили, что значительная её часть была связана с явлением, известным как охотничьи колебания. Это явление было хорошо известно в железнодорожном мире, но обычно возникало только на высоких скоростях. В сети BR, особенно на грузовых вагонах с изношенными колесами, оно наблюдалось даже на низких скоростях. Джонс был убежден, что охотничьи колебания – это эффект, аналогичный проблеме аэроэластического флаттера, возникающей в аэродинамике, и решил привлечь специалиста в области авиации для её изучения. В октябре 1962 года эту должность получил Алан Уикенс. Уикенс был экспертом в области динамики, ранее работавшим в Armstrong Whitworth над ракетой Sea Slug, затем некоторое время в Canadair в Монреале, прежде чем вернуться в Великобританию и присоединиться к проекту ракеты Blue Steel. Когда разработка Blue Steel II была отменена в пользу американской Skybolt, Уикенс покинул A. V. Roe, поскольку "видел, что перемены неизбежны". Он откликнулся на объявление BR, и во время собеседования заявил, что не имеет знаний и мало интересуется конструкцией железнодорожных тележек. Позже выяснилось, что именно поэтому его и наняли. В течение следующих нескольких лет команда Уикенса провела, пожалуй, самое подробное исследование динамики стальных колес на рельсах, когда-либо проводившееся. Начав с незавершенной работы Ф. В. Картера 1930 года, команда изучила обычные двухколесные тележки и быстро обнаружила, что, как и подозревал Джонс, проблема заключалась в динамической неустойчивости. В результате этой работы возникло понятие критической скорости, при которой начинаются охотничьи колебания. Затем эта работа была распространена на уникальные двухколесные бестележечные вагоны, используемые в грузовой сети BR, где проблема усугублялась динамикой всего транспортного средства. Уикенс пришел к выводу, что правильно демпфированная подвеска может устранить проблему. Ключевым осознанием было то, что подвеска должна быть не только вертикальной, как это было в прошлом, когда она основывалась на листовых рессорах, но и горизонтальной, чтобы предотвратить возникновение колебаний из-за небольших смещений. Компьютеры использовались для моделирования движения и разработки правил, определяющих необходимое демпфирование для предотвращения проблемы при любой заданной скорости. К 1964 году эта работа привела к созданию первого высокоскоростного грузового вагона HSFV 1 – бестележечного вагона, способного безопасно двигаться со скоростью до . Те же исследования показали, что с точки зрения динамики не существует практического предела достижимой скорости, и любые ограничения максимальной производительности будут обусловлены другими факторами, такими как тяга или износ рельсов. В конечном итоге, до 1976 года было испытано шесть конструкций HSFV, и последний, HSFV 6, поступил в эксплуатацию в том же году.

Following nationalisation of the UK's railways in 1948, British Railways, as it was then known, faced significant reductions in passenger numbers as the motor car rapidly became more popular through the 1950s and 60s. By 1970, passenger numbers were roughly half what they had been immediately prior to World War II. In an attempt to maintain a level of profitability, the government commissioned a report that resulted in the abandonment of many lines as part of the 1963 "Beeching Axe". In spite of this significant restructuring, the organisation was still built on lines that were pre war, with routings dating into the 1800s. Maintaining the network created problems with derailments increasingly common. In 1962, Dr. Sydney Jones was hired away from the weapons department at R. A. E. Farnborough with the eventual aim of having him take over as BR's research lead from Colin Ingles, who retired in 1964. Looking into the derailment problem, they found that much of the problem could be traced to a problem known as hunting oscillation. This was well known in the railway world, but tended to happen only at high speeds. On the BR network, especially on freight cars with worn wheels, it was being seen at speeds as low as Jones was convinced that hunting oscillation was an effect similar to the problem of aeroelastic flutter encountered in aerodynamics, and decided to hire someone from the aeronautics field to investigate it. In October 1962, Alan Wickens was given the position. Wickens was a dynamics expert who had previously worked at Armstrong Whitworth on the Sea Slug missile and then for a period at Canadair in Montreal before returning to the UK and joining the Blue Steel missile project. When the follow on Blue Steel II was cancelled in favour of the US designed Skybolt, Wickens left A. V. Roe because he "saw the writing on the wall". He answered an ad for BR, and during the interview, he replied that he had no knowledge of, and little interest in, railway bogie design. It was later revealed this was the reason he was hired. Over the next several years, Wickens' team carried out what is considered to be the most detailed study of the dynamics of steel wheels on rails ever conducted. Starting with incomplete work by F. W. Carter from 1930, the team studied conventional two axle bogies and quickly discovered that, as Jones had suspected, the problem was dynamic instability. Out of this work came the concept of a critical speed at which point hunting would become a problem. This work was then extended to the unique two axle bogieless car designs used on the BR freight network, where the problem was further modified by the dynamics of the entire vehicle. Wickens concluded that a properly damped suspension system could eliminate the problem. The key realization was that the suspension had to be both vertical, as it had been in the past when based on leaf springs, but also horizontally to avoid small displacements triggering oscillation. Computers were used to simulate the motion and develop rules for how much damping would be needed to avoid the problem for any given speed. By 1964 this work had produced the first High Speed Freight Vehicle, HSFV 1, a bogieless freight car capable of travelling safely at speeds up to The same work suggested there was no practical upper limit to the achievable speeds in terms of dynamics, and that any limitations on maximum performance would be due to other factors like traction or wear on the lines. Eventually a series of six HSFV designs would be tested until 1976, and the last, HSFV 6, entered service that year.

Подъемные и наклоняющиеся поезда

В этот период подразделение пассажирского бизнеса BR подготовило отчет, в котором утверждалось, что железная дорога может конкурировать с автомобильным и воздушным транспортом, но только при более высокой скорости движения поездов. Изучив увеличение пассажиропотока после внедрения локомотивов British Rail класса 55 "Deltic" на главной линии Восточного побережья и влияние электрификации на WCML, которая сократила время в пути на 20–30%, они пришли к выводу, что каждое увеличение скорости приведет к увеличению числа пассажиров на 1%. Это базовое правило, по-видимому, было подтверждено в Японии, где линия Токио – Осака Синкансэн успешно функционировала с 1964 года. Синкансэн обеспечивал плавный ход на высоких скоростях благодаря прокладке новых линий, предназначенных исключительно для высокоскоростного движения. Самый загруженный маршрут BR, WCML, перевозил около 6 миллионов пассажиров в год между Лондоном и Манчестером, что значительно меньше, чем 120 миллионов пассажиров на линии Токио – Осака. Учитывая такой пассажиропоток, финансирование новой линии для высокоскоростного движения было маловероятным. Это создавало проблему для организации высокоскоростного движения на этом маршруте, поскольку существующая линия имела множество поворотов и кривых, обход которых на высокой скорости вызывал бы боковые силы, затрудняющие ходьбу и приводящие к падению предметов со столов. Традиционным решением этой проблемы является наклон рельсов в поворотах, эффект, известный как суперэлевация или кренение. Это приводит к тому, что боковые силы направлены больше к полу, уменьшая боковое воздействие. Поскольку создание и поддержание значительного кренения сложнее, а также необходимо учитывать движение более медленных поездов или возможность остановки поезда в кривой (в обоих случаях возникает сила, направленная внутрь кривой, известная как избыточное кренение), многолетний опыт показал, что максимальное кренение для линий со смешанным движением составляет 6,5 градусов. Учитывая типичные радиусы кривых на WCML, это означало, что даже при максимальном допустимом кренении скорость нельзя было значительно увеличить без повторного возникновения чрезмерных боковых сил. Поскольку основным фактором, ограничивающим скорость, является не безопасность от схода с рельсов или опрокидывания, а лишь комфорт пассажиров, решением для дальнейшего увеличения скорости является наклон кузовов вагонов. Это не влияет на силы, действующие на уровне колеса и рельса, но поддерживает боковые силы, ощущаемые в пассажирском салоне, на комфортном уровне даже при еще более высоких скоростях. Talgo представила первую практичную конструкцию наклоняющегося вагона в конце 1950-х годов. Она состояла из одной тележки, расположенной между вагонами, с кузовами вагонов, подвешенными к А-образной раме, центрированной на тележке, с осью вращения в верхней части. При прохождении поворота центробежные силы заставляли кузов раскачиваться, как маятник, естественным образом достигая нужного угла наклона. Однако эта система имела заметную задержку между входом в поворот и началом раскачивания кузова, после чего кузов заходил за нужный угол и ненадолго колебался, пока не занимал правильное положение. При прохождении серии поворотов, например, на сортировочной станции, кузов имел тенденцию тревожно раскачиваться. Несмотря на то, что в 1970-х годах эта конструкция использовалась в ряде полуэкспериментальных проектов, таких как UAC TurboTrain, она не получила широкого распространения.

During this period, BR's Passenger Business division produced a report suggesting rail could compete with road and air, but only if the trains ran faster. Studying the increase in ridership due to the introduction of the British Rail Class 55 "Deltic" engines on the East Coast Main Line, and the effects of electrification on the WCML which improved journey times 20 to 30%, they concluded that every increase in speed would result in a 1% increase in passengers. This basic rule was apparently proven in Japan, when the Tokyo Osaka Shinkansen line was operating from 1964 to huge success. The Shinkansen provided a smooth ride at speeds as high as by laying new lines dedicated to high speed travel. BR's most used route, the WCML, had in the order of 6 million passengers a year between London and Manchester, a far cry from the Tokyo Osaka's 120 million. Funding for a new line for high speed use was highly unlikely given these passenger levels. This presented a problem for any sort of high speed operation on the route because the existing line contained many turns and curves, and rounding these at high speed would cause lateral forces that would make walking difficult, and throw items off tables onto the floor. The traditional solution to this problem is to tilt the rails into the turns, an effect known as superelevation or cant. This has the effect of making the lateral forces more inline with the floor, reducing sideways forces. Because larger amounts of cant are more difficult to construct and maintain, and also because of the need to account for slower moving traffic or the possibility of a train coming to a stand within the curve (both of which cases would consequently experience a force to the inside of the curve, a condition known as cant excess), long experience had shown that the maximum amount of cant that could be applied to lines with mixed traffic was 6.5 degrees. Given the curve radii typically encountered on the WCML, this meant that even with the maximum permissible amount of cant applied, speeds couldn't be increased much above the range without once again experiencing excessive lateral forces. As the initial factor limiting speeds is not safety against derailing or overturning, but rather only passenger comfort, the solution to increasing speeds further is therefore having the train car bodies tilt as well – while this doesn't influence the forces acting at the wheel rail level, it keeps the lateral forces experienced inside the passenger compartment at a comfortable level even at further increased speeds. Talgo introduced the first practical design for a tilting carriage in the late 1950s. This consisted of a single bogie placed between the train cars with the car bodies suspended from an A frame centered on the bogie with a pivot near the top. When the train rounded a bend, the centrifugal forces caused the car body to swing out like a pendulum, reaching the proper tilt angle naturally. However, this system had a distinct delay between entering the curve and the body swinging out, and then swung past this angle and then oscillated briefly until settling at the right angle. When traversing a series of curves, like in a switchyard, it tended to swing about alarmingly. Although a number of semi experimental designs of the 1970s made use of it, like the UAC TurboTrain, the concept was not widely used.

Истоки АПТ

В 1964 году ряд ранее разрозненных исследовательских групп BR были объединены в новое Дербийское исследовательское подразделение. Именно там завершались работы над HSFV Викенса. Сначала возникли споры о целесообразности поддержки высокоскоростного движения; после «топориков Бичинга» 1963 года оставалось неясным, какую протяженность сети правительство готово финансировать, и стоит ли разрабатывать новую конструкцию для высокоскоростного междугороднего сообщения, где все равно потребуется новый локомотив для замены устаревающих «Дельтиков», или более простую систему для повышения эффективности в пригородах. В 1965 году Викенс нанял стажера, голландского инженера А. Исперта, и поручил ему провести первые исследования в области активных систем наклона. Они должны были заменить пассивную систему маятникового подвеса, подобную системе Talgo, на систему с гидравлическими цилиндрами, которые быстро устанавливали бы вагон в нужное положение и удерживали его там без раскачивания. Важным преимуществом для BR было то, что центр вращения мог располагаться посередине вагона, а не наверху, что позволяло уложиться в габарит британской погрузки. Исперт представил отчет о концепции в августе 1966 года. Викенс отметил, что одноосевая подвеска BR создаст меньшее сопротивление на высоких скоростях, а ее меньший вес обеспечит большую устойчивость по сравнению с традиционными двухосными тележками. В ноябре 1966 года он подготовил отчет, в котором предлагалось реализовать двухлетнюю программу по созданию и испытанию высокоскоростного пассажирского вагона – по сути, экспериментального вагона, аналогичного HSFV 1, но предназначенного для пассажирских перевозок, а не для грузовых. Первоначальные планы предусматривали использование одного макета кузова и двух тележек для испытаний подвески и системы наклона на высоких скоростях. Максимальный угол наклона был установлен на уровне 9 градусов, к которому можно было добавить естественный уклон пути. Организацией проектной программы руководил Майк Ньюман, а научными исследованиями – Аластер Гилкрист. Ньюман заметил, что одного вагона недостаточно для ответа на практические вопросы, например, как поезд будет функционировать как единое целое, и что макет кузова не позволит проверить возможность размещения механизма наклона под полом без выступов в салон. Поэтому позже в том же ноябре Ньюман и Викенс разработали планы для создания полноценного экспериментального поезда с целью не только изучения системы наклона, но и ее испытания на действующих линиях. Викенс представил планы Сидни Джонсу, который сразу же поддержал эту идею. Они установили целевой показатель производительности – округленное значение – в соответствии с целями руководства BR, направленными на сокращение времени в пути, а не только на увеличение скорости, и потребовали, чтобы поезд проходил повороты на 40% быстрее. Они назвали это предложение «Усовершенствованный пассажирский поезд» (Advanced Passenger Train). Джонс представил предложение председателю BR, Стэнли Реймонду, который одобрил идею. Однако совет директоров не смог выделить достаточно средств на разработку и посоветовал Джонсу обратиться в Министерство транспорта за дополнительным финансированием. Джонс так и сделал и следующие два года провел, ходя по коридорам Уайтхолла, где чиновники один за другим соглашались, что это отличная идея, но ее одобрение лежит в компетенции других. Несмотря на неоднократные отказы, Джонс не сдавался, особенно в общении с главным научным сотрудником правительства, Солли Цукерманом, чтобы добиться создания стабильной системы финансирования для всех железнодорожных исследований. В итоге была разработана совместная программа Министерства транспорта и Британского железнодорожного совета, с равным (50:50) разделением расходов. Программа действовала шестнадцать лет – с января 1969 года по март 1985 года. Первыми двумя программами были АПТ и проект по управлению движением поездов.

In 1964, a number of BR's formerly dispersed research groups were organised into the new Derby Research Division. It was here that the final work on Wickens' HSFV was being developed. At first there was some argument about whether or not a high speed train would be supported; in the aftermath of the 1963 Beeching Axe it was not clear what size of network the government was willing to support, and whether a new design should be aimed at higher speed intercity service, where a new locomotive would be needed to replace the ageing Deltics anyway, or a simpler system for better performance in the suburbs. In 1965, Wickens had hired an intern, Dutch engineer A. J. Ispeert, and had him do some early work on active tilt systems. These would replace the passive pendulum like Talgo system with a system using hydraulic cylinders that would quickly drive the car to the proper angle and hold it there without any swinging. A major advantage for BR use was that the center of rotation could be through the middle of the car, instead of the top, meaning the total movement would fit within the smaller British loading gauge. Ispeert returned a report on the concept in August 1966. Wickens noted that BR's single axle suspension system would have less drag at high speed, and that its lighter weight would make it more stable at high speeds than conventional dual axle bogies. In November 1966 he wrote a report calling for a two year programme to build and test a High Speed Passenger Vehicle, essentially an experimental car like HSFV 1 but for passenger use instead of freight. The original plans called for a single dummy body and two bogies to test the suspension and tilting system at high speed. They set the maximum tilt angle at 9 degrees, which could be added to any cant in the underlying railbed. The design programme was organised under Mike Newman, while Alastair Gilchrist headed the research side. Newman noted that a single car was unlikely to answer practical questions like how the train would operate as a complete unit, and that a dummy body would not answer the question of whether the tilt mechanism could really be built under the floor without projecting into the cabin. Accordingly, later that same November, Newman and Wickens drew up plans for a complete experimental train with the design goal to be not only to study the tilt system, but do so on actual lines. Wickens took the plans to Sydney Jones, who immediately took up the idea. They set the performance goal at the nicely rounded figure of In keeping with BR management goals to provide quicker travel times rather than just faster speeds, they also required the train to round corners 40% faster. They named the proposal the Advanced Passenger Train. Jones took the proposal to the BR chairman, Stanley Raymond, who liked the idea. However, the board was unable to provide enough funding to develop it, and encouraged Jones to approach the Ministry of Transport for additional funding. Jones did so, and spent the next two years walking the corridors of Whitehall when one civil servant after another agreed that it was a great idea but that it was really the job of someone else to approve it. In spite of being repeatedly put off, Jones persisted, especially with Government Chief Scientist, Solly Zuckerman, to arrange a stable funding system for the entire topic of railway research. This was finalised as the Joint Programme between the Ministry of Transport and the British Railways Board, sharing the costs 50:50. The Programme would run sixteen years from January 1969 to March 1985. The first two programmes were APT and the Train Control Project.

Окончательное оформление проекта

Еще одной из многих целей Джонса для APT было то, что она не должна вызывать дополнительного износа путей. Мгновенные нагрузки на балластную решетку изменяются пропорционально квадрату скорости, поэтому более быстрый поезд значительно увеличил бы износ пути. Для компенсации этого эффекта поезд должен был соответствовать строгим ограничениям по весу, что исключило возможность использования обычных дизельных двигателей, которые были просто слишком тяжелыми. Команда выбрала газотурбинную тягу в качестве решения, первоначально рассматривая Rolls Royce Dart. Когда финансирование было обеспечено, ряд конструкторских решений еще не был окончательно утвержден, поэтому сроки были продлены до июля 1971 года, чтобы предоставить дополнительное время для этапа определения концепции. К маю 1969 года эти вопросы были решены, и окончательный проект был разработан. Экспериментальный поезд состоял бы из четырех вагонов: двух моторных вагонов, расположенных на обоих концах, и двух пассажирских вагонов между ними, оснащенных экспериментальными измерительными и записывающими системами. Пока Джонс занимался поиском финансирования, стал доступен экспериментальный двигатель, разработанный компанией Leyland для грузовиков, который был значительно дешевле. От Rolls Royce Dart отказались, и тягу должны были обеспечивать четыре газовые турбины Leyland 2S/350 в каждом моторном вагоне, а также пятая турбина, подключенная к генератору для питания оборудования в пассажирских вагонах. После многих месяцев изучения различных систем передачи, с приближением завершения этапа определения, было принято окончательное решение использовать электрическую передачу, аналогичную дизель-электрическому локомотиву. В конечном итоге, из-за нехватки времени, было решено отказаться от использования единой сочлененной тележки между вагонами, и на каждом вагоне будут установлены две обычные тележки. Джим Уайлдхэмер, недавно принятый на работу из Westland Helicopters, разработал несущий кузов для моторных вагонов на основе сварных стальных труб, а не полумонококовой конструкции, использованной в пассажирских вагонах. Контракты на различные части проекта были разосланы в июле 1969 года. Hawker Siddeley Dynamics выиграла контракт на поставку тележек, тормозных систем и систем подвески, GEC и English Electric выиграли контракт на поставку моторных вагонов, а к этому времени Leyland уже была выбрана в качестве поставщика двигателей. Со временем ряд этих контрактов был отозван, и команды взяли разработку на себя, отменив контракт с Hawker Siddeley в феврале 1970 года. Разработка тележек была взята на себя, а их физическое производство было передано British Rail Engineering, в то время как производство моторных вагонов было передано Metro Cammell. Параллельно с этой работой началась разработка экспериментальной базы для проекта. Новое сооружение, расположенное за главными офисами лабораторий в Дерби, Кельвин Хаус, включало в себя стенд для испытания двигателей, тормозной стенд и различные испытательные стенды для испытания подвески и систем наклона. Новая лаборатория была открыта 26 октября 1970 года. Кроме того, был приобретен участок пути между Мелтоном Моубрей и Эдвальтоном в качестве испытательного полигона. Изначально это была основная линия до Ноттингема, но она стала ненужной после сокращений, проведенных по плану Бичинга. На этом участке был прямой участок, множество кривых и несколько узких туннелей, которые были бы полезны для аэродинамических испытаний. Вдоль этого участка в Олд-Далби был построен комплекс зданий для обслуживания, и весь участок получил название Испытательный полигон Олд-Далби.

Another of Jones' many goals for the APT was that it would not cause additional wear on the lines. Instantaneous loads on the railbed vary with the square of speed, so a faster train would greatly increase road wear. Offsetting this effect required the train to meet stringent weight limits, and eliminated the possibility of using conventional diesel engines, which were simply too heavy. The team selected gas turbine power as the solution, initially considering the Rolls Royce Dart. When the funding was secured a number of design notes were still not finalised, so the timeline was stretched into July 1971 to provide extra time for the project definition stage. By May 1969 these issues had been decided and the final design emerged. The experimental train would have four cars; two power cars placed at either end, and two passenger cars between them filled with experimental measurement and recording systems. During the time Jones was arranging funding, an experimental engine built by Leyland for trucks became available, which was designed to be much less expensive. The Dart was dropped, and power would be supplied by four Leyland 2S/350 gas turbines in each power car, along with a fifth turbine connected to a generator to power the equipment in the passenger cars. During the testing period the engines were progressively upgraded to
After many months studying various transmission systems, with time on the definition phase ending they finally decided to use an electric transmission, like a diesel electric locomotive. Finally, due to schedule pressure, it was decided not to use a single articulated bogie between the cars, and two conventional bogies would be used on each car. Jim Wildhamer, recently hired from Westland Helicopters, designed a space frame body for the power cars based on welded steel tube instead of the semi monocoque construction used on the passenger cars. Contracts for the various parts of the design were sent out in July 1969. Hawker Siddeley Dynamics won the contract for the suspensions and braking systems, GEC and English Electric won the contract for the trailer cars, and by this time Leyland had already been selected for the engines. Over time a number of these contracts were withdrawn and the teams took the design in house, cancelling the suspensions contract with Hawker Siddeley in February 1970. Design of the bogies was taken over with the physical construction contracted to British Rail Engineering, while the power car construction was let to Metro Cammell. While this work was underway, work on an experiential facility for the design also started. Sited behind the main offices at the Derby labs, Kelvin House, the new facilities included a roller rig for testing the engines, a brake dynamometer and various test rigs for testing the suspension and tilt systems. The new lab was opened on 26 October 1970. Additionally, a section of track between Melton Mowbray and Edwalton was purchased as a test track. This was originally the main line to Nottingham, but now redundant after the Beeching Axe. This contained a straight section, many curves, and several tight tunnels that would be useful for aerodynamics tests. A set of maintenance buildings was built along this line at Old Dalby, and the line as a whole became known as the Old Dalby Test Track.

ПОП

Хотя конструкция поезда была относительно простой, в системах питания и управления возник ряд более серьезных проблем. Поэтому было принято решение построить два дополнительных моторных вагона в виде незавершенных каркасов без оборудования. Эти вагоны вместо этого должны были буксироваться обычными локомотивами для сбора данных о системе наклона, тормозной системе и динамике состава. Контракт на постройку двух дополнительных вагонов был заключен 14 апреля 1970 года, а первые испытания состоялись в сентябре 1971 года. Вагонам присвоили название "POP" – аббревиатура от "power zero power", указывающая на компоновку с двумя моторными вагонами без промежуточных пассажирских. Выбор конструкции на основе пространственной рамы для моторных вагонов оказался удачным, поскольку в процессе строительства инженеры пришли к выводу, что плотная компоновка оборудования внутри вагона сделает его динамически неустойчивым. Им требовалось больше места для размещения компонентов, поэтому было принято решение примерно удвоить длину моторных вагонов. Это оказалось легко осуществить: в строящиеся на Metro Cammell каркасы просто вставили дополнительные секции стальных труб, практически не повлияв на ход строительства. Вагоны POP были без обшивки, сверху располагалась пространственная рама, на которой крепили балласт для имитации различных элементов будущей конструкции. Акроним "POP" вскоре устарел, когда к составу добавили пассажирский вагон, образовав трехвагонную конфигурацию, и моторные вагоны также получили кузова. В течение всего срока эксплуатации POP подвергался ряду изменений, в частности, испытывались различные конструкции тележек.

АПТ-Е

Пока ПОП доказывал основные концепции, строительство тестового поезда продолжалось в лаборатории Дерби. К концу 1971 года состав был достаточно завершен для официальной церемонии присвоения имени, где он стал APT E (экспериментальный). Первый пробег на низкой скорости был совершен 25 июля 1972 года из Дерби в Даффилд. По прибытии в Даффилд профсоюз ASLEF немедленно объявил ему "бойкот", запретив своим членам выполнять какие-либо работы, связанные с поездом. Их претензия заключалась в том, что в APT E предусмотрено только одно место машиниста, что они расценили как доказательство стремления BR к поездам с одним оператором. Дружелюбный инспектор помог команде ночью вернуть поезд в Дерби. Это привело к однодневной общенациональной забастовке, которая обошлась дороже, чем весь проект APT E. К этому моменту ПОП продемонстрировал ряд проблем, и инженеры воспользовались возможностью начать масштабную переработку конструкции. Основной проблемой была конструкция немоторных тележек, которые оказались нестабильными и не могли использоваться для высокоскоростных поездок. Один моторный вагон остался в лаборатории, а другой и два пассажирских вагона были отправлены на близлежащий Дербийский завод для модификации. Основные изменения включали усиление конструкции моторных вагонов и замену проблемных тележек на версию моторной тележки с удаленными двигателями. Другие изменения включали удаление керамических рекуператоров из турбин в целях повышения надежности, хотя это значительно увеличило расход топлива, а также добавление небольшой зоны отдыха в пассажирском вагоне для VIP-персон. Переговоры по контрактам на высокоскоростное железнодорожное сообщение завершились летом 1973 года, как раз вовремя для выхода модифицированного трехвагонного APT E из цеха в августе 1973 года. Затем поезд начал серию испытаний, продолжавшуюся восемь месяцев, охватывая детали подвески, торможения, поведения на поворотах и аэродинамического сопротивления. Однако надежность оставалась серьезной проблемой, и в марте 1974 года он вернулся на завод для второго капитального ремонта. Среди многочисленных изменений в этот раз была перенастройка турбин, ранее предназначенных для питания пассажирских вагонов, для увеличения мощности тяговых двигателей, а также замена всех турбин на модернизированную версию, что увеличило общую мощность на вагон. Другие изменения включали новые подшипники двигателей и возвращение и аналогичную модификацию второго моторного вагона, ранее использовавшегося в лаборатории. Восстановленный четырехвагонный поезд вернулся в эксплуатацию в июне 1974 года. 10 августа 1975 года он достиг рекордной скорости на Западном регионе между Суиндоном и Редингом, установив рекорд Великобритании. Затем 30 октября 1975 года он установил рекорд прохождения маршрута из Лестера в Лондон Сент-Панкрас за 58 минут 30 секунд, со средней скоростью чуть более по этому извилистому маршруту. Он также подвергся обширным испытаниям на Главной линии Мидленда, отправляющейся из Сент-Панкраса, и на испытательном треке Old Dalby, где в январе 1976 года он достиг скорости. Испытания APT E завершились в 1976 году, и единственный поезд был отправлен непосредственно в Национальный железнодорожный музей в Йорке 11 июня 1976 года. В ходе испытаний он преодолел приблизительно , завершив карьеру, которая считается успешной, но нельзя сказать, что поезд был подвергнут всесторонним испытаниям; за три года он преодолел меньшее расстояние, чем средний легковой автомобиль за тот же период. Для сравнения, первый прототип TGV, TGV 001, также работавший на газовых турбинах, преодолел между 1972 и 1976 годами.

While POP was proving the basic concepts, construction of the test train continued at the Derby lab. The set was sufficiently complete by late 1971 for an official naming ceremony, where it became the APT E (for Experimental). It made its first low speed run from Derby to Duffield on 25 July 1972. Upon reaching Duffield, the ASLEF union immediately "blacked" it, forbidding their members from doing any work involving the train. Their complaint was that the APT E had a single operator's chair, which they took as evidence that BR was moving to single operator trains. A friendly inspector helped the team move the train back to Derby at night. This resulted in a one day national strike that cost more than the entire APT E project. By this point the POP had demonstrated a number of problems, and the engineers took the opportunity to start a major overhaul of the design. The main problem was the design of the non driven bogies, which were not stable and could not be used for high speed runs. One power car was retained at the lab while the other and the two passenger cars were sent to the nearby Derby Works for modification. The main changes were to stiffen the power cars and replace the suspect bogies with a version of the powered bogie with the motors removed. Other changes included the removal of the ceramic recuperators from the turbines for reliability reasons, although this dramatically increased fuel use, and the addition of a small seating area to the passenger car for VIP use. Contract negotiations over high speed rail had concluded in the summer of 1973, just in time for the modified three car APT E to emerge from the shop in August 1973. The train then started a testing series lasting eight months, covering details of the suspension, braking, curve performance and drag. However, reliability was a serious problem and it returned to the shops for a second overhaul in March 1974. Among the many changes for this round was the switching of the turbines formerly dedicated to power delivery for the passenger cars to add additional power to the traction motors, while at the same time replacing all of the turbines with an upgraded version, improving total power per car from Other changes included new motor bearings and the return and similar modification of the second power car, formerly used at the lab. The rebuilt four car train returned to service in June 1974. On 10 August 1975 it hit on the Western Region between Swindon and Reading, setting the UK record. It then set the route record from Leicester to London St. Pancras in 58 minutes 30 seconds on 30 October 1975, at an average speed of just over through this twisty route. It was also tested extensively on the Midland Main Line out of St. Pancras and on the Old Dalby Test Track, where in January 1976 it attained a speed of
APT E testing ended in 1976, and the single train was sent directly to the National Railway Museum in York on 11 June 1976. During its testing it covered approximately , ending a career that is considered a success, but the train could not be said to have been extensively tested; in three years it covered less distance than the average family car would in that period. In comparison, the first TGV prototype, TGV 001, also powered by gas turbines, covered between 1972 and 1976.

Переход к электрификации

В то время как APT E все еще находился в стадии строительства, команда уже активно работала над проектированием серийной версии. Джонс нашел союзника в Грэме Кальдере, который в 1971 году был повышен до главного инженера-механика (CME) BR. В то время они планировали построить два новых экспериментальных поезда: один представлял собой, по сути, удлиненную версию APT E с турбинной передачей, а другой был аналогичен, но питался от контактной сети через пантограф. По мере поступления данных от POP и APT E в конструкцию вносились многочисленные изменения. Одной из наиболее серьезных проблем стал уход Leyland с рынка турбин, поскольку компания пришла к выводу, что концепция турбинной силовой установки для локомотива экономически нецелесообразна. Компания согласилась продолжить поддержку проекта, включая выпуск более мощной версии, но дала понять, что для серийного производства потребуется найти другое решение. В ноябре 1972 года планы изменились: было решено построить четыре электропоезда для эксплуатации на WCML и еще два турбинных. С этого момента разработка турбинных версий все больше отставала и в конечном итоге была прекращена. Возможно, это оказалось к лучшему: нефтяной кризис 1973 года привел к увеличению цен на топливо в три раза, а турбинные двигатели славились своим высоким расходом топлива; TurboTrain потреблял на 50–100% больше топлива, чем обычные поезда, курсирующие по тем же маршрутам. Использование рекуператора компанией Leyland значительно улучшило эту ситуацию, но создало проблемы с техническим обслуживанием.

Обзор проекта

С принятием решения о переходе преимущественно на электрификацию в ноябре 1972 года, Джонс начал формировать более крупную управленческую команду для дальнейшей реализации проекта. Это привело к передаче проекта в апреле 1973 года из исследовательского отдела в Управление главного инженера-механика и электрика. Анализ был проведен совместной группой из двух отделов под руководством Дэвида Букока. В результате этого анализа в конструкцию было внесено несколько дополнительных изменений. Серьезной проблемой стало недавнее обнаружение, что контактные провода на WCML подвержены возникновению больших волн при скорости выше определенной. Это не представляло проблемы для двух поездов, следующих друг за другом на расстоянии в несколько километров, но было серьезной проблемой для одиночного поезда с пантографами на обоих концах. Очевидным решением было использование одного пантографа спереди или сзади и передача питания между вагонами, но это было отклонено из-за опасений по поводу наличия напряжения 25 кВ на пассажирских вагонах. Рассматривалась возможность установки обоих двигателей спиной к спине на одном конце поезда, но высказывались опасения относительно чрезмерных сил, возникающих при толкании поезда на высоких скоростях с активной функцией наклона. В итоге команда разработчиков решила разместить двигатели спиной к спине в центре поезда. Оба двигателя были бы идентичными и оснащены пантографами для забора питания, но в нормальном режиме работы пантограф поднимал бы только задний двигатель из двух, а другой двигатель получал бы питание через соединение вдоль крыши. Питание преобразовывалось в постоянный ток тиристорами ASEA, которые питают четыре тяговых двигателя постоянного тока, установленных в каждом моторном вагоне. Тяговые двигатели были перемещены из тележек внутрь кузова вагона, что позволило снизить вес неподрессоренной массы. Двигатели передавали мощность через внутренние редукторы, карданные валы и конечные передачи. Другие изменения, предложенные на основе опыта эксплуатации APT E, включали замену обычной гидравлической подвески на пневматические подушки, что должно было улучшить комфорт и снизить затраты на обслуживание. В целях облегчения обслуживания моторные вагоны были перепроектированы с собственными тележками в схеме Bo-Bo, что позволяло легко отсоединять их от поезда, в отличие от прежней сочлененной конструкции, соединявшей соседние вагоны и затруднявшей разделение состава. Пассажирские вагоны сохранили сочлененную конструкцию, но в связи с опытом эксплуатации APT E в нее было внесено несколько изменений. Кроме того, была разработана система, которая при отказе системы наклона должна была приводить ее в вертикальное положение, поскольку APT E несколько раз выходил из строя в наклоненном состоянии. В ходе того же анализа группа заметила, что незначительное снижение максимальной скорости значительно упростит ряд конструктивных решений и устранит необходимость в гидрокинетических тормозах. Однако было принято решение придерживаться первоначальных спецификаций для достижения максимально возможной скорости. Правительство согласилось оплатить 80% стоимости восьми поездов.

With the decision to move primarily to electrification made in November 1972, Jones began building a larger management team to carry the design forward to service. This resulted in the April 1973 transfer of the design from the research division to the Office of the Chief Mechanical and Electrical Engineer. A review was carried out by a joint team from the two divisions, led by David Boocock. As a result of this review a number of additional changes were made to the design. A major problem was the recent discovery that the overhead lines on the WCML were subject to the creation of large waves in the lines at speeds over This was not a problem for two trains following each other with a spacing of several kilometers, but was a serious problem for a single train with pantographs at both ends. The obvious solution was to use a single pantograph at the front or back and then run the power between the cars, but this was outlawed by concerns over the presence of 25 kV power on the passenger cars. Some consideration was given to placing both engines back to back at one end of the train, but concerns were raised over excessive buckling forces when pushing the train at high speeds with the tilt feature active. So, finally, the design team chose to place the engines back to back in the centre of the train. The two engines would be identical and both would carry a pantograph to pick up power, but in normal operation only the rear of the two engines would raise its pantograph, and the other engine would be fed power through a coupling along the roof. Power was converted to direct current by ASEA thyristors, supplying four DC traction motors mounted in each power car. The traction motors were moved from the bogies to inside the car body, thereby reducing unsprung weight. The motors transmitted their power through internal gearboxes, cardan shafts and quill final drives. Other changes suggested by experience on APT E included changes to the vertical suspension from conventional hydraulic shock absorbers to air bags, which would both improve the ride quality and have lower maintenance requirements. For service reasons, the power cars were redesigned to have their own bogies in a Bo Bo arrangement, so they could be easily removed from the train, unlike the former articulated design that connected adjacent cars together and made it difficult to split the train apart. The passenger cars retained the articulated design, but a number of changes were made due to experience on APT E. Finally, a system that would cause the tilt system to fail into the upright position was desired, as APT E had failed into a tilted position on several occasions. As part of the same review, the team noticed that a slight reduction in maximum speed would greatly simplify a number of design points, and eliminated the need for the hydrokinetic brakes. However, the decision was made to go ahead with the original specification in order to provide the maximum possible speed. The government agreed to pay 80% of the cost of eight trains.

HST против APT

Именно в это время другие группы в BR начали выступать против APT, утверждая, что это слишком радикальный шаг для реализации в рамках одного проекта. Они предложили разработать гораздо более простую конструкцию, работающую на традиционных дизельных двигателях и без системы наклона, но способную развивать скорость до [укажите скорость] и курсировать по всей сети BR. В 1970 году появился высокоскоростной поезд (HST), и его разработка продвигалась быстрыми темпами. Параллельно с продолжением программы APT, внутри руководства начались разногласия. Опытные инженерные ресурсы были перенаправлены с проекта APT на ускоренную разработку альтернативного, по их мнению, более консервативного варианта. Поскольку HST выглядел более надежным решением, совет директоров BR затягивал с принятием решений по проекту APT, в конечном итоге сократив заказ до четырех поездов. В 1974 году, в рамках сокращения бюджетных расходов, правительство уменьшило заказ до трех.

АПТ-П

Хотя центральная компоновка двигателей была самой простой с точки зрения решения непосредственных технических проблем, она создавала значительные эксплуатационные трудности. В моторных вагонах был проход, соединяющий две части поезда, но он был шумным, тесным и не предназначен для пассажиров. Вместо этого теперь каждому концу поезда требовался собственный вагон-ресторан и аналогичные помещения. Разделенная конструкция также создавала проблемы на станциях: теперь можно было использовать только концы платформ, в то время как обычные составы могли парковаться с локомотивами за пределами платформы. Несмотря на то, что все вспомогательное оборудование, такое как освещение, кондиционирование и компрессоры, питалось от генераторов, приводимых в действие от воздушной линии 25 кВ, признавалось, что при отключении электроэнергии условия в пассажирских вагонах быстро станут невыносимыми и даже небезопасными. Каждый головной вагон, то есть ведущий и замыкающий, был оснащен дизель-генератором, способным обеспечить минимально необходимую мощность для вспомогательного оборудования. Дизель-генераторы запускались с помощью пневмодвигателей, питаемых от пневмосистемы поезда, поскольку в APT было немного аккумуляторов. APT был спроектирован для более высоких скоростей, чем у существующих поездов на той же линии. На проектных скоростях APT машинист не успевал прочитать ограничения скорости на дорожных знаках, чтобы вовремя замедлиться. Вместо этого была внедрена новая система с дисплеем в кабине, использующая транспондеры, получившая название "C APT". Радиосигнал от поезда активировал транспондер, установленный на путях, который передавал информацию о местном ограничении скорости. Эти герметичные, не требующие питания транспондеры размещались на расстоянии не более 1 км друг от друга. Информация об ограничениях скорости, приближающихся впереди, передавалась заблаговременно вместе со звуковым предупреждением; игнорирование предупреждения приводило к автоматическому торможению. C APT управлялся резервированной бортовой компьютерной системой на базе микропроцессоров Intel 4004. Путевые устройства по сути были аналогичны современным французским маякам Balise. Гидрокинетическая тормозная система успешно и надежно работала на APT E и была сохранена для APT P с рядом конструктивных улучшений, основанных на опыте, полученном при эксплуатации APT E. Однако, в целях экономии энергии, гидравлически приводимые в действие фрикционные тормоза, используемые на низких скоростях, были модифицированы для питания от пассивного гидравлического усилителя вместо гидравлического блока.

Although the centre motor layout was the simplest in terms of solving the immediate technical problems, it would cause significant problems in operational terms. There was a passage through the power cars that connected the two halves of the train, but it was noisy, cramped and not permitted for passengers. Instead, each end of the train now required its own dining car and similar facilities. The split design also presented problems in the stations, where only the two ends of the platforms could now be used, whereas normal equipment could park with the locomotives off the end of the platform. Although all auxiliary equipment such as lighting, air conditioning and air compressors was powered by motor alternators driven from the 25 kV overhead line, it was recognised that if there were a power failure, conditions in the passenger vehicles would quickly become unbearable and even unsafe. Each driving van trailer i. e. the leading and trailing vehicles, was equipped with a diesel alternator generator capable of supplying the minimum requirement of auxiliary power. The diesel alternators were started using air motors powered from the train's air system, since the APT carried few batteries. The APT was designed for faster running than existing trains on the same track. At the APT's design speeds, it was not possible for the operator to read the speed limits on trackside signs in time to slow down if needed. Instead, a new system using a transponder based cab display was introduced called "C APT". A radio signal from the train caused a track mounted transponder to return the local speed limit. These sealed, unpowered transponders were placed at intervals of no more than 1 km. Approaching speed restrictions were provided at the appropriate distance, along with an audible alert; failure to acknowledge these alerts would result in an automatic brake application. C APT was driven by a redundant onboard computer system using Intel 4004 microprocessors. The track units were essentially the same as the modern French Balise beacons. The hydrokinetic brake system was successful and reliable on the APT E and was retained for the APT P with a number of design improvements from the lessons learnt on APT E. However, as an energy cutting measure, the hydraulically actuated friction brakes used for low speed were modified to be fed by a passive hydraulic intensifier rather than a hydraulic power pack.

Тестирование службы

Хотя APT P использовал большую часть технологий, разработанных для APT E, строительство первого APT P несколько раз откладывалось. Первый моторный вагон был поставлен с завода локомотивов в Дерби в июне 1977 года, а первые пассажирские вагоны – 7 июня 1978 года, с задержкой в год. Первый состав был готов только в мае 1979 года. Вскоре после этого начались испытания, и в декабре 1979 года был установлен рекорд скорости в Великобритании, который оставался непобитым до июля 2003 года, когда его превзошел Eurostar Class 373. Было построено два дополнительных экземпляра, каждый с незначительными изменениями: один – в конце 1979 года, а последний – в 1980 году. Проект, впервые предложенный в 1960-х годах и одобренный в начале 1970-х, теперь значительно отставал от графика. Длительные задержки в производстве прототипа привели к тому, что тормозные узлы пришлось хранить в течение длительного времени перед установкой. Переход с масла на смесь воды и гликоля потребовал нанесения антикоррозийного покрытия на внутреннюю поверхность цилиндров, которое разрушалось во время хранения. Во время испытаний цилиндры неоднократно выходили из строя, а потеря давления приводила к тому, что поезду требовалось почти столько же времени для замедления с 25 миль в час до полной остановки, сколько и с 125 миль в час до 25 миль в час. В процессе ввода в эксплуатацию, из-за этого и других проблем с разработкой, каждая ось поездов была модифицирована и заменена. Еще одним источником проблем были системы сжатого воздуха, которые приводили в действие тормоза, двери и другие подвижные части. Обычно воздушные трубопроводы прокладывались таким образом, чтобы в них были естественные низкие точки, где конденсирующаяся из воздуха вода собиралась и могла быть удалена. На APT эти трассы были извилистыми, что приводило к образованию множества мест скопления воды, которая замерзала в холодную погоду. Команда ввода в эксплуатацию нашла решение, разработанное компанией Westinghouse, которое устраняло бы образование воды компрессорами, но команда разработчиков отклонила это предложение. Они утверждали, что проблема не возникнет при полной длине состава, в отличие от укороченного состава, использовавшегося при испытаниях. В конечном итоге, только на этапе ввода в эксплуатацию APT P было обнаружено, что некоторые участки WCML были построены таким образом, что при одновременном отказе систем наклона двух поездов APT P и фиксации вагонов в положении наклона внутрь, они могли бы столкнуться друг с другом. Железная дорога не была спроектирована с учетом наклоняющихся поездов, а динамические габариты были слишком малы для APT с наклоном. Этот эффект не наблюдался у обычных поездов, поскольку без наклона их движение оставалось в пределах динамических габаритов. В 1980 году в результате очередной реорганизации команда APT была расформирована, и ответственность за проект была распределена между несколькими отделами.

Although APT P used much of the technology developed on the APT E, construction of the first APT P was delayed several times. The first power car was delivered from the Derby locomotive works in June 1977, and the first passenger cars on 7 June 1978, a year late. The first complete train was not ready until May 1979. It entered testing soon after, and set the UK speed record at in December 1979, a record that stood until beaten by a Class 373 Eurostar in July 2003. Two additional examples were delivered, each with minor changes, one in late 1979, and the last in 1980. Initially proposed in the 1960s, and given the go ahead in the early 1970s, the design was now significantly late. Long delays in the production of the prototype meant that the brake units had to be stored for an extended period before being installed. The change from oil to water glycol mix required the cylinders to be covered internally with an anti corrosion coating, which broke down during storage. In testing the cylinders repeatedly failed, and the loss of pressure caused the train to take nearly as long to slow from 25 mph to a standstill as it did to slow from 125 mph to 25 mph. During commissioning, because of this and other development issues, every axle on the trains was modified and exchanged. The compressed air systems that actuated the brakes and powered the doors and other moving parts was another source of problems. The air piping would normally be run in such a way that there were natural low points where water condensing out of the air would collect and could be removed. On APT these runs were tortuous, and resulted in numerous points where the water would collect, and in cold weather, freeze. The commissioning team found a Westinghouse designed solution that would eliminate the water being produced by the compressors, but the design team would not accept the solution. They stated that the problem would not occur with a full train formation, as opposed to the shorter formation used in commissioning. Finally, it was only discovered at the APT P commissioning stage that parts of the WCML had been built in such a way that, if two APT P trains with their tilt systems failed and the carriages stuck in the inward tilted position met, they would strike one another. The railway had not been built with tilting trains in mind, and the dynamic envelopes were too small for a tilted APT. The effect was not seen with conventional trains since, without tilt, their movements stayed well within the dynamic envelope. Adding to the problems, in 1980 another reorganisation resulted in the disbanding of the APT team, leaving responsibility for the project spread across several divisions.

Скучный всадник

В то время как команда по вводу в эксплуатацию продолжала докладывать и устранять проблемы в конструкции APT, руководство British Rail испытывало растущее давление со стороны прессы. К началу 1980-х годов проект длился уже более десяти лет, а поезда все еще не были введены в эксплуатацию. Журнал Private Eye высмеял проект, опубликовав расписание с надписью: "Поезд APT прибывает на платформу 4 с опозданием на пятнадцать лет". Давление прессы привело к политическому давлению, которое, в свою очередь, обернулось давлением на руководство, и команде APT было приказано ввести поезд в эксплуатацию, несмотря на продолжающиеся проблемы. 7 декабря 1981 года пресса была приглашена на борт APT для его первого официального рейса из Глазго в Лондон, во время которого был установлен рекорд скорости по расписанию – 4 часа 15 минут. Однако в прессе основное внимание было уделено неприятным, вызывающим тошноту ощущениям от системы наклона, и APT прозвали "поездом-тошниловкой". Также сообщалось, что стюардесса Мари Дочерти предложила "просто стоять, расставив ноги". Инженер British Rail предположил, что репортеры просто перебрали с бесплатным алкоголем, который предлагала компания. APT стал объектом шквала негативных публикаций в прессе. Когда стало известно, что в эксплуатации находятся только два из трех прототипов APT P, а третий будет выведен из эксплуатации для капитального ремонта и технического обслуживания, пресса окрестила его "поездом, склонным к авариям".

Дальнейшее развитие

В 1981 году BR наняла консалтинговую фирму Ford & Dain Partners для подготовки отчета о проекте APT и внесения предложений по его улучшению. В ноябре 1981 года был представлен промежуточный, а в декабре – окончательный отчет. В отчетах сначала указывалось, что технические аспекты проекта в основном завершены, хотя внимание было обращено на тормозную систему, но структура управления представляла собой серьезную проблему, и требовался единый руководитель, ответственный за весь проект. Это привело к назначению Джона Митчелла на должность менеджера APT. Ситуация немедленно улучшилась. Среди улучшений было устранение проблемы, вызывавшей укачивание пассажиров. Команда, занимавшаяся вводом в эксплуатацию, хорошо знала об этой проблеме до начала эксплуатации, но об этом не сообщалось в прессе, когда она была замечена во время демонстрационных рейсов. Проблема была вызвана двумя факторами. Во-первых, система управления не реагировала мгновенно, поэтому вагоны не реагировали при начале поворота, а затем быстро корректировали траекторию, чтобы компенсировать эту задержку. Решением было использование информации о наклоне от впереди идущего вагона, что давало системе небольшое временное преимущество. Второй фактор был похож на морскую болезнь, но в обратном порядке. Морская болезнь возникает, когда вестибулярный аппарат чувствует движение, но в закрытом помещении это движение не видно. В APT можно было легко видеть наклон поезда при входе в поворот, но не ощущалось самого движения. Результат был одинаковым – конфликт между визуальной информацией и вестибулярным аппаратом. Решение было почти тривиальным: небольшое уменьшение наклона, чтобы он был сознательно меньше необходимого, приводило к небольшой остаточной центробежной силе, которая воспринималась вестибулярным аппаратом как естественная, что и устраняло эффект. Это привело к еще одному неожиданному открытию. Исследования, определявшие необходимый наклон для снижения поперечных сил до приемлемого уровня, в конечном итоге были прослежены до серии коротких исследований, проведенных паровым поездом на ветке в Северном Уэльсе в 1949 году. Серия обновленных исследований, проведенных в 1983 году, показала, что требуется меньший наклон – около шести градусов. Это было в пределах возможностей, обеспечиваемых уклоном пути, что наводило на мысль, что наклон вообще может быть не нужен. Медленный темп разработки APT объясняли скромным бюджетом в 50 миллионов фунтов стерлингов за 15 лет, хотя пресса того времени считала эту сумму слишком высокой. Отмечалось, что работа над новым вариантом, APT U (APT Update), продолжается. По сути, это был APT P с системой наклона, сделанной необязательной, и двигателями, перемещенными на оба конца поезда с соединительными муфтами между ними. Позже этот проект был переименован в InterCity 225 (IC225), возможно, чтобы дистанцироваться от негативной огласки, связанной с APT P. Конструкция вагона Mark 4, представленная в составе новых составов IC225 для электрификации главной магистрали Восточного побережья, позволяла установить механизм наклона, хотя это так и не было сделано. Локомотивы класса 91 имели конструктивные особенности, "полностью заимствованные" от силовых вагонов APT P, включая тяговые двигатели, установленные на кузове, а не на тележках, для уменьшения неподрессоренной массы, и трансформатор, расположенный ниже, а не над рамой, для снижения центра тяжести. Однако, в отличие от силовых вагонов APT P, они никогда не предназначались для наклона. В 1976 году Fiat Ferroviaria построила поезд ETR 401, наклонный поезд с активной системой наклона в 10 градусов, который использовал гироскопы для определения поворота на ранних стадиях, чтобы обеспечить более точный и комфортный наклон: именно поэтому проект FIAT был успешным с 70-х годов. В 1982 году FIAT приобрела некоторые патенты APT, которые были использованы для улучшения их технологии для поездов ETR 450. Ввод в эксплуатацию парка поездов, обозначенного как APT S, не состоялся, как это планировалось изначально. Проект APT потерпел неудачу из-за недостаточной политической воли в Соединенном Королевстве продолжать решать проблемы, связанные с многочисленными незрелыми технологиями, необходимыми для новаторского проекта такого масштаба. Решение не продолжать было принято на фоне негативного общественного мнения, сформированного освещением в прессе того времени. APT признан вехой в разработке современных наклонных высокоскоростных поездов. Спустя 25 лет, на модернизированной инфраструктуре поезда Class 390 Pendolino соответствуют расписанию APT. Маршрут Лондон – Глазго по расписанию APT (1980/81) составлял 4 часа 10 минут, столько же, сколько и самое быстрое время Pendolino (расписание на декабрь 2008 года). В 2006 году, во время разового благотворительного заезда без остановок, Pendolino преодолел маршрут Глазго – Лондон за 3 часа 55 минут, в то время как APT преодолел обратный маршрут Лондон – Глазго за 3 часа 52 минуты в 1984 году. 17 июня 2021 года Pendolino под названием Royal Scot, принадлежащий компании Avanti West Coast, предпринял попытку побить рекорд, но не достиг его, уступив всего 21 секунду. Девятивагонный поезд проехал 401 милю со средней скоростью 103 мили в час. Дальнейший анализ данных, собранных в ходе проекта, привел к лучшему пониманию причин износа рельсов и необходимости уменьшения неподрессоренной массы, а не общей массы вагона. Это привело к разработке BREL P3/T3 для поездов British Rail Class 365 и British Rail Class 465, которые, среди прочих улучшений, имели колеса меньшего радиуса. BREL продолжила развивать эту концепцию, создав Advanced Suburban Bogie, что стало фактором приобретения BREL компанией ABB.

In 1981, BR hired the consulting firm Ford & Dain Partners to produce a report on the APT project and make any suggestions to improve it. It produced an interim report in November 1981, and a final version that December. Their reports first suggested that the technical aspects of the design were largely complete, although they drew attention to the braking system, but that the management structure was a serious problem and there had to be a single manager in charge of the entire project. This resulted in the appointment of John Mitchell to the position of manager of the APT. Matters immediately improved. Among the improvements was a fix for the motion sickness being experienced by passengers. The commissioning team had been well aware of this problem before it entered service, but this was not mentioned to the press when it was noticed on the public runs. The problem was due to two effects. One was that the control system did not respond instantly, so the cars tended to not respond when the curve first started, and then reacted rapidly to make up for this lag. The fix for this was to take information on the tilt from the car in front, giving the system the slight time advantage it needed. The other problem was similar to sea sickness, but in reverse. Sea sickness is caused when the body's equilibrioception system can feel movement, but inside a closed room this movement cannot be seen. On APT, one could easily see the tilting as the train entered turns, but there was no perception of this motion. The result was the same, a confusion between the visual and the equilibrioception system. The solution was almost trivial; slightly reducing the amount of tilt to be deliberately less than needed resulted in a small amount of leftover centrifugal force that was perceived by the equilibrioception system as being perfectly natural, which proved to cure the effect. This also led to a further embarrassing discovery. The work that suggested the amount of tilt needed to reduce the lateral forces to acceptable levels was eventually traced to a short series of studies carried out by a steam train on a branch line in northern Wales in 1949. A series of updated studies carried out in 1983 demonstrated less tilt was needed, about six degrees. This was within the range possible through superelevation, which suggested tilting might not be needed at all. The slow pace of APT development has been blamed on the shoestring budget of £50 million over 15 years, although the press of the era dismissed this as too high. notes that work continued on a new variant, the APT U (APT Update). This was essentially APT P with the tilt system made optional and the engines repositioned at either end of the train with power couplings running between them. That project was later retitled InterCity 225 (IC225), perhaps to distance it from the bad publicity surrounding the APT P. The Mark 4 coach design that was introduced as part of the new IC225 sets for the East Coast Main Line electrification allowed the retrofitting of the tilt mechanism, although this was never implemented. The Class 91 locomotives that power the IC225s had design features "imported wholesale" from the APT P power cars, including body rather than bogie mounted traction motors to reduce unsprung load, and having the transformer below rather than on top of the underframe to reduce the centre of gravity. Unlike the APT P power cars, though, they were never intended to tilt. In 1976 Fiat Ferroviaria built the ETR 401 trainset, a tilting train using an active system with 10 degrees of tilting that used gyroscopes to detect the corner in its early phases in order to have a more punctual and comfortable inclination: this is why the FIAT project has been successful since the '70s. In 1982 FIAT bought some APT patents that were used to improve their technology for the ETR 450 trainsets. The introduction of the Squadron fleet designated APT S did not occur as had been originally envisaged. The APT project succumbed to an insufficient political will in the United Kingdom to persist in solving the teething difficulties experienced with the many immature technologies necessary for a groundbreaking project of this nature. The decision not to proceed was made against a backdrop of negative public perceptions shaped by media coverage of the time. The APT is acknowledged as a milestone in the development of the current generation of tilting high speed trains. 25 years later on an upgraded infrastructure the Class 390 Pendolinos now match the APT's scheduled timings. The London to Glasgow route by APT (1980/81 timetable) was 4hrs 10min, the same time as the fastest Pendolino timing (December 2008 timetable). In 2006, on a one off non stop run for charity, a Pendolino completed the Glasgow to London journey in 3hrs 55min, whereas the APT completed the opposite London to Glasgow journey in 3hrs 52min in 1984. On 17 June 2021, a Pendolino named Royal Scot and operated by Avanti West Coast ran an attempt to beat the record but fell short of the record time by only 21 seconds. The nine carriage train travelled non stop at an average speed of 103 mph on the 401 mile route. Continued analysis of the data collected during the project led to a better understanding of the causes of track wear and the need to reduce unsprung mass rather than reduce the overall weight of the carriage. This led to the development of the BREL P3/T3 for the British Rail Class 365 and British Rail Class 465, which among other improvements featured smaller radius wheels. BREL further developed the concept to produce the Advanced Suburban Bogie which was a factor in ABB acquisition of BREL.

Сегодня APT

Сейчас состав АПТ Е принадлежит Национальному железнодорожному музею и экспонируется в музее Locomotion в Шилдоне, графство Дарем. Состав АПТ P сейчас выставлен в Центре наследия Крю и виден с проходящих по соседней Главной магистрали Западного побережья поездов, а также электровоз АПТ P № 49006, прибывший в марте 2018 года после семи лет в Музее электрических железных дорог близ Ковентри. Во время специальных мероприятий головной вагон 370003 предлагает возможность ощутить эффект "наклона", заключающуюся в наклоне вагона в неподвижном состоянии.