Введение
В железнодорожном транспорте распределенная мощность (РП) – это обобщенный термин, обозначающий физическое распределение отдельных групп тяговой мощности по всей длине поезда в промежуточных точках. Эти "группы" могут состоять из отдельных локомотивов или нескольких секций и дистанционно управляться с головного локомотива. Такая практика позволяет размещать локомотивы в любом месте по длине поезда, когда стандартная работа с несколькими локомотивами (MU) невозможна или непрактична. Распределенная мощность может быть реализована беспроводным (RF-связь) или проводным (trainlined) способом. Проводные системы, предлагаемые различными поставщиками, используют существующую кабельную сеть поезда, оборудованного электронно-пневматическими тормозами (ECP).
История
С 1960-х годов технология распределенного управления тягой на железных дорогах доминировала одна компания – Harris Controls (первоначально Harris Corporation — Controls & Composition Division, позднее приобретенная General Electric — подразделением, теперь известным как GE Transportation), которая разработала и продавала запатентованную систему радиоуправления под торговым названием Locotrol, являющуюся сегодня преобладающей беспроводной системой распределенного управления тягой в мире. Возникнув в первые дни развития технологии SCADA для дистанционного управления трубопроводами и электроэнергетическими системами, и основываясь на ранней концепции президента Southern Railway Д. У. Броснана, Locotrol был разработан компанией North Electric Company (Галион, Огайо), которая впоследствии была приобретена Radiation Inc. (Мелбурн, Флорида), а затем – Harris Corporation (также со штаб-квартирой в Мельбурне). Первые испытания новой технологии были проведены на Southern Railway в 1963 году, а первые серийные системы были установлены на этой железной дороге в 1965 году. В первые годы существования этой технологии WABCO также на относительно короткий период времени имела конкурирующую систему под названием "RMU" (Remote Multiple Uniter), которая была установлена на нескольких североамериканских железных дорогах. Однако эта система не получила распространения и вскоре была снята с производства. До того, как North Electric присвоила продукту фирменное название Locotrol, он обозначался как "RCE" (Radio Controlled Equipment) или "RCS" (Radio Control System), а головной и ведомый локомотивы назывались "master" и "slave". Тем не менее, неофициальные термины "master" и "slave" производителем не использовались. В некоторых железнодорожных терминах США поезда, управляемые системой Locotrol, называют "радиопоездами".
Преимущества и недостатки
Наибольшим преимуществом распределенной мощности – и причиной разработки первоначальной концепции – является снижение усилий в сцепных устройствах, позволяющее значительно увеличить длину поездов без превышения допустимой нагрузки на сцепные устройства за счет использования локомотивов в середине или конце состава. Также имеются потенциальные преимущества в управлении поездом. На неровном профиле пути опытный машинист может регулировать относительную мощность локомотивов (а также динамическое торможение и применение пневматических тормозов), чтобы минимизировать рывки и провисание сцепления по всему поезду. Снижение усилий в сцепных устройствах уменьшает боковое давление колеса на рельс на кривых участках, что снижает расход топлива и износ компонентов ходовой части, а также вероятность расхождения состава. Другим преимуществом является более быстрое срабатывание пневматических тормозов. В традиционном поезде управление торможением осуществляется только с головного локомотива, и для распространения изменения давления в тормозной магистрали, инициированного машинистом, может потребоваться несколько секунд. При радиоуправлении распределенной мощностью тормоза на удаленных локомотивах срабатывают практически одновременно с командой, отданной с головного локомотива, обеспечивая более равномерное торможение по всему составу. Основным недостатком является время и конфигурация пути, необходимые для присоединения и отсоединения дополнительных локомотивов. Вторичными недостатками являются затраты на оснащение локомотивов дополнительным оборудованием управления и возможность временной потери сигнала телеметрии. Последнее известно как "разрыв связи" и устраняется за счет использования отказоустойчивого программного обеспечения.
Технология
Распределенную мощность не следует путать с многоблочной работой (multiple unit operation), которая является функцией, обычно присутствующей на всех локомотивах, обеспечивающей прямое соединение нескольких локомотивов посредством кабелей MU и линий управления пневматическим тормозом. Многоблочная работа в Северной Америке спроектирована таким образом, что любые два локомотива, оснащенные этой функцией, независимо от возраста и производителя, могут быть соединены и управляться как единый локомотив одним машинистом из кабины головного локомотива. Это достигается посредством 27-контактного кабеля MU и подключения трех дополнительных пневматических линий, отличных от тормозной магистрали (иногда также называемой "поездной линией"). Распределенная мощность (DP) – это совершенно отдельная система управления локомотивами, физически отделенными от головного локомотива (или локомотивов), и, следовательно, не подлежащими соединению многоблочным способом. Первый локомотив в голове состава называется "головным локомотивом", а "удаленные локомотивы" могут располагаться в различных точках по всему составу. Каждый удаленный локомотив может быть соединен по системе MU с другими локомотивами в этой точке, образуя один или несколько "удаленных составов". Настройка и соединение головного и удаленных локомотивов DP достаточно просты, а пневматические тормоза удаленных локомотивов также должны быть правильно сконфигурированы для обеспечения корректной работы системы. Система автоматически выбирает доступную частоту в процессе соединения, чтобы не влиять на другие поезда DP поблизости. В перегруженной сортировочной станции или на холмистой или гористой местности временная потеря связи – явление нередкое. Пока не применено экстренное или штрафное торможение, прерывающее связь, система автоматически восстановит соединение, либо машинист может попытаться восстановить его вручную. Изначально потеря соединения приводила к тому, что удаленные локомотивы оставались в последней заданной позиции тяги или динамического торможения. Последующие версии системы и обновления программного обеспечения обычно снижают мощность удаленного локомотива до положения Notch 4 по умолчанию при потере связи. Хотя сигналы DP от головного к удаленным локомотивам (и наоборот) номинально мгновенны, на практике удаленному локомотиву обычно требуется несколько секунд, чтобы отреагировать на сигнал от головного локомотива и отобразить изменение статуса на дисплее DP в кабине головного локомотива. Изначально распределенная мощность могла быть обеспечена только в одной промежуточной точке состава. Эти предшествующие системы (Locotrol 102 105 и Locotrol II) требовали подключения радиорелейного вагона посредством стандартных кабелей MU к удаленному локомотиву (локомотивам) для передачи команд радиоуправления и обеспечения обратной связи. Позже Locotrol II эволюционировал в "Универсальную" систему, в которой оборудование радиоуправления могло быть установлено непосредственно на локомотивах. В этом случае релейный вагон, также известный как RCU (блок дистанционного управления) или LRC (блок дистанционного управления локомотивом), становился избыточным. Locotrol III стала следующим этапом развития, совместимым как с электронным пневматическим тормозом Knorr Bremse/New York Air Brake CCB, так и с электронным локомотивным тормозным оборудованием Wabtec EPIC, и позволяющим использовать несколько удаленных точек. Последней версией этого оборудования является LEB (Locotrol Electronic Brake), который интегрирует технологию GE Locotrol с тормозной системой CCBII от K B/NYAB.
Пользователи
Распределенная мощность (в частности, система "Locotrol") используется в Соединенных Штатах, Канаде, Китае, Австралии (Квинсленд, регион Пилбара в Западной Австралии и юго-запад Западной Австралии), Бразилии, Германии, России и Южной Африке. Она также (или использовалась) в регулярной эксплуатации с составными поездами в Индии, Мавритании и Мексике, и почти была внедрена как в Иране до революции, так и после нее. В южной части Западной Австралии "Locotrol" применяется в конфигурации "голова-хвост", а не конкретно для работы с длинными поездами. С недавним появлением электронно-управляемых пневматических тормозов (ECP) – проводных или радиоуправляемых – и интегрированной электроники для управления локомотивами и дисплеев в кабине машиниста, распределенная мощность теперь может обеспечиваться через каналы связи тормозной системы ECP, и другие производители предлагают подобные возможности. Недавняя система распределенной мощности от Wabtec, PowerLink (проводная или беспроводная), используется в Квинсленде на узкоколейных угольных поездах и на севере Западной Австралии на железной дороге стандартной колеи для перевозки железной руды. Распределенная мощность в проводной конфигурации (с использованием линии ECP) становится все более распространенной в североамериканских и австралийских грузовых перевозках тяжеловесных составных поездов.
almost made it into operation in both pre and post revolutionary Iran. In the south of Western Australia, Locotrol is used in the "top and tail" configuration rather than specifically for long train operation. With the recent advent of electronically controlled pneumatic brakes (ECP)—either hard wired or radio controlled—and integrated electronics for locomotive control and operator's cab display systems, DP can now be provided via the ECP brake communication media, and other manufacturers are able to provide this capability. A recent DP system from Wabtec, called PowerLink (which can be either wired or wireless) is in use in Queensland on narrow gauge coal trains and in the North of Western Australia on standard gauge iron ore trains. Distributed power in a wired configuration (using the ECP trainline) is becoming increasingly common in North American and Australian heavy haul unit train operations.
Другие аналогичные операции
Верхний и хвостовой локомотивы – это термин, используемый для описания схемы работы, при которой локомотив находится на каждом конце поезда, обычно для облегчения смены направления на конечной станции, где невозможно развернуть локомотив вокруг состава (то есть переставить локомотивы с одного конца поезда на другой). Эта схема не применяется специально для работы с более длинными или тяжелыми поездами. Схема верхнего и хвостового локомотивов обычно не используется совместно с распределенной тягой, хотя такая конфигурация возможна. Один из примеров использования распределенной тяги с верхним и хвостовым локомотивами – пшеничный район Западной Австралии, где система Locotrol обеспечивает оперативное решение, а не увеличение длины поезда. Важно не путать эту схему с системой "push-pull", которая относится конкретно к конфигурации поезда (обычно пассажирского), в которой тяговый агрегат расположен только на одном конце состава. В такой конфигурации поезд может управляться с немоторизованного конца оператором из кабины управления ("каб-кар") на этом конце поезда.
Распределенная тяга
В распределенной системе тяги нет локомотивов, но мощность распределяется по составу несколькими тяговыми двигателями. Электрический поезд – пример такой системы.