Avansert persontog - Advanced Passenger Train
| Avansert persontog | |
|---|---|
 APT-E i RTC- sidene mellom testene sommeren 1972
| |
| I tjeneste | 1972–1976 (APT-E) 1980–1986 (APT-P) |
| Produsent | BREL og British Rail Research Division |
| Familienavn | APT |
| Konstruert | 1970 (APT-E) 1977–1980 (APT-P) |
| Antall bygget | 3 togsett (APT-P) 1 togsett (APT-E) |
| Formasjon | 14 biler per togsett (APT-P) 4 biler per togsett (APT-E) |
| Operatør (er) | InterCity |
| Linje (r) servert | Vestkysten hovedlinje |
| Spesifikasjoner | |
| Topphastighet | 155 km/t (249 km/t) (design) 125 km/t (201 km/t) (service) |
The Advanced Passenger Train ( APT ) var en vippe høyhastighetstog utviklet av British Rail i løpet av 1970 og begynnelsen av 1980-tallet, for bruk på West Coast Main Line (WCML). WCML inneholdt mange kurver, og APT var banebrytende for begrepet aktiv vipping for å løse disse, en funksjon som siden har blitt kopiert på design rundt om i verden. Den eksperimentelle APT-E oppnådde en ny britisk jernbanehastighetsrekord 10. august 1975 da den nådde 152,3 miles i timen (245,1 km/t), bare for å bli best av serviceprototypen APT-P med 162,2 miles per time (261,0 km/t) h) i desember 1979, en rekord som var frem til september 2006.
Utviklingen av tjenesteprototypene tok lengre tid, og mot slutten av 1970 -tallet hadde designet vært under bygging i et tiår, og togene var fremdeles ikke klare til service. Valget av Margaret Thatcher brakte saken til hovedet, og hun siktet til finansieringskutt for prosjektet. Med tanke på muligheten for kansellering bestemte BR -ledelsen seg for å ta prototypene i bruk, med de første kjøringene langs ruten London - Glasgow som fant sted i desember 1981. Resultatet var et mediesirkus da alle store eller små problemer fikk omtale på forsiden og hele prosjektet hånet som et eksempel på BRs inkompetanse. Togene ble trukket ut av drift igjen ved slutten av måneden, til stor underholdning av pressen.
Problemene ble til slutt løst, og togene ble stille introdusert igjen i 1984 med mye større suksess. På dette tidspunktet hadde det konkurrerende høyhastighetstoget , drevet av en konvensjonell dieselmotor og mangel på APT -tilt og ytelse, gått gjennom utvikling og testing i rask hastighet og dannet nå ryggraden i BRs passasjertjeneste. All støtte til APT -prosjektet kollapset ettersom alle myndighetene tok avstand fra det som ble hånet som en fiasko. Planer for en produksjonsversjon, APT-S, ble oppgitt, og de tre APT-Ps løp i et drøyt år før de ble trukket tilbake igjen vinteren 1985/6. To av de tre settene ble brutt opp, og deler av det tredje ble sendt til National Railway Museum hvor det ble med i APT-E. Patentene for APTs vippesystem ble solgt til Fiat Ferroviaria .
Til tross for APTs urolige historie, var designet svært innflytelsesrik og inspirerte direkte andre vellykkede tog. Det betydelige arbeidet med elektrifisering som ble utført hånd i hånd med APT ble tatt godt i bruk med nyere ikke-vippende design som British Rail Class 91 . Mer nylig ble APTs vippesystem returnert til WCML på British Rail Class 390 , basert på Fiat -bildesignet og bygget av Alstom . Andre funksjoner som ble banebrytende på APT, for eksempel den hydrokinetiske bremsingen som ble brukt for å stoppe toget innenfor eksisterende separasjoner, har ikke blitt vedtatt.
Bakgrunn
BR -forskning
Etter nasjonaliseringen av Storbritannias jernbaner i 1948, sto British Rail overfor betydelige tap i passasjerer ettersom bilen raskt ble mer populær gjennom 1950- og 60 -årene. I 1970 var passasjertallet omtrent halvparten av det de hadde vært umiddelbart før andre verdenskrig . I et forsøk på å opprettholde et visst lønnsomhetsnivå bestilte regjeringen en rapport som resulterte i at mange linjer ble forlatt som en del av " Beeching Axe " fra 1963 . Til tross for denne betydelige omstruktureringen, ble selskapet fremdeles bygget på linjer som var før krigen, med rutinger fra 1800-tallet. Vedlikehold av nettverket var et konstant problem, og avsporing ble stadig mer vanlig.
I 1962 ble Dr. Sydney Jones ansatt borte fra våpenavdelingen i RAE Farnborough med det endelige målet å få ham til å ta over som BRs forskningsleder fra Colin Ingles, som gikk av med pensjon i 1964. Da de så på avsporingsproblemet, fant de ut at mye av problemet kan spores til et problem kjent som jaktoscillasjon . Dette var godt kjent i jernbaneverdenen, men hadde en tendens til å skje bare i høye hastigheter. På BR -nettverket, spesielt på godsvogner med slitte hjul, ble det sett i hastigheter så lave som 32 km/t. Jones var overbevist om at jaktoscillasjon var en effekt som ligner på problemet med aeroelastisk flutter som oppstår i aerodynamikk , og bestemte seg for å ansette noen fra luftfartsfeltet for å undersøke det.
I oktober 1962 fikk Alan Wickens stillingen. Wickens var en dynamikkekspert som tidligere hadde jobbet ved Armstrong Whitworth på Sea Slug -missilet og deretter en periode på Canadair i Montreal før han kom tilbake til Storbritannia og begynte i Blue Steel -missilprosjektet . Da oppfølgingen av Blue Steel II ble kansellert til fordel for USA-designet Skybolt , forlot Wickens AV Roe fordi han "så skriften på veggen". Han svarte på en annonse for BR, og under intervjuet svarte han at han ikke hadde kjennskap til og liten interesse for jernbaneboggie -design. Det ble senere avslørt at dette var grunnen til at han ble ansatt.
I løpet av de neste årene har Wickens 'team utført det som anses å være den mest detaljerte studien av dynamikken til stålhjul på skinner som noensinne er utført. Fra og med ufullstendig arbeid av FW Carter fra 1930, studerte teamet konvensjonelle to-akslede boggier og oppdaget raskt at problemet, som Jones hadde mistenkt, var dynamisk ustabilitet. Ut av dette arbeidet kom konseptet om en kritisk hastighet da jakt ville bli et problem. Dette arbeidet ble deretter utvidet til de unike to-akslede bølgeløse bildesignene som ble brukt på BR-godsnettet, der problemet ble ytterligere modifisert av dynamikken i hele kjøretøyet.
Wickens konkluderte med at et riktig dempet suspensjonssystem kan eliminere problemet. Den viktigste erkjennelsen var at fjæringen måtte være både vertikal, slik den hadde vært tidligere når den var basert på bladfjærer , men også horisontalt for å unngå små forskyvninger som utløser svingninger. Datamaskiner ble brukt til å simulere bevegelsen og utvikle regler for hvor mye demping som ville være nødvendig for å unngå problemet for en gitt hastighet. I 1964 hadde dette arbeidet produsert det første High Speed Freight Vehicle , HSFV-1, en bogieløs godsvogn som var i stand til å kjøre trygt i hastigheter opp til 225 km/t. Det samme arbeidet antydet at det ikke var noen praktisk øvre grense for oppnåelige hastigheter når det gjelder dynamikk, og at eventuelle begrensninger på maksimal ytelse ville skyldes andre faktorer som trekkraft eller slitasje på linjene. Etter hvert ville en serie på seks HSFV-design bli testet til 1976, og den siste, HSFV-6, kom i drift det året.
Tog og vippe tog
I løpet av denne perioden produserte BRs divisjon Passenger Business en rapport som antydet at jernbane kunne konkurrere med vei og luft, men bare hvis togene kjørte raskere. Når de studerte økningen i rytterantallet på grunn av introduksjonen av British Rail Class 55 "Deltic" -motorer på East Coast Main Line , og effektene av elektrifisering på WCML som forbedret reisetiden 20 til 30%, konkluderte de med at hver 1 mil pr. time (1,6 km/t) økning i hastighet vil resultere i en økning på 1% i passasjerer. Denne grunnregelen ble tilsynelatende bevist i Japan, da linjen Tokyo-Osaka Shinkansen opererte fra 1964 til stor suksess.
Shinkansen ga en jevn tur i hastigheter så høyt som 201 km/t ved å legge nye linjer dedikert til høyhastighets reise. BRs mest brukte rute, WCML, hadde i størrelsesorden 6 millioner passasjerer i året mellom London og Manchester , langt fra Tokyo-Osakas 120 millioner. Finansiering av en ny linje for høyhastighetsbruk var svært lite sannsynlig gitt disse passasjernivåene. Dette utgjorde et problem for enhver form for høyhastighetsoperasjon på ruten fordi den eksisterende linjen inneholdt mange svinger og kurver, og avrunding av disse med høy hastighet ville forårsake sidekrefter som ville gjøre det vanskelig å gå og kaste ting fra bord på gulvet.
Den tradisjonelle løsningen på dette problemet er å vippe skinnene inn i svingene, en effekt kjent som superelevation eller cant . Dette har den effekten at sidekreftene blir mer inline med gulvet, og reduserer sidekrefter. Fordi større mengder av skråninger er vanskeligere å konstruere og vedlikeholde, og også behovet for å ta hensyn til langsommere trafikk eller muligheten for at et tog kommer til å stå i kurven (begge tilfellene vil følgelig oppleve en kraft til innsiden av kurven, en tilstand som kalles ikke overskytende ), hadde lang erfaring vist at maksimal kantmengde som kan påføres linjer med blandet trafikk var 6,5 grader.
Gitt kurveradiusene som vanligvis forekommer på WCML, betydde dette at selv med den maksimalt tillatte mengden påført kant, kunne hastighetene ikke økes mye over 100 km/t (161 km/t) rekkevidde uten igjen å oppleve overdrevne sidekrefter. Faktoren som begrenser hastigheten er heldigvis ikke sikkerhet mot avsporing eller velt, men bare passasjerkomfort. Løsningen på å øke hastighetene ytterligere er derfor å ha togvognene også vippe-selv om dette ikke påvirker kreftene som virker på hjulskinnivået, holder det sidekreftene som oppleves inne i kupeen på et komfortabelt nivå, selv på lengre tid økte hastigheter.
Talgo introduserte det første praktiske designet for en vippevogn på slutten av 1950 -tallet. Denne besto av en enkelt boggi plassert mellom togvognene med karosseriene suspendert fra en A-ramme sentrert på bogien med en sving nær toppen. Når toget rundet en sving, førte sentrifugalkreftene til at karosseriet svingte ut som en pendel og nådde riktig vippevinkel naturlig. Imidlertid hadde dette systemet en tydelig forsinkelse mellom å komme inn i kurven og kroppen som svingte ut, og deretter svingte forbi denne vinkelen og deretter svingte kort til den slo seg ned i riktig vinkel. Når den krysset en serie kurver, som i et bryterverk, hadde den en tendens til å svinge alarmerende. Selv om en rekke semi-eksperimentelle design på 1970-tallet benyttet seg av den, i likhet med UAC TurboTrain , ble ikke konseptet mye brukt.
APTs opprinnelse
I 1964 ble en rekke av BRs tidligere spredte forskergrupper organisert i den nye Derby Research Division . Det var her det siste arbeidet med Wickens 'HSFV ble utviklet. Først var det noen argumenter om hvorvidt et høyhastighetstog ville bli støttet eller ikke. i kjølvannet av Beeching Axe 1963 var det ikke klart hvilken størrelse på nettverket regjeringen var villig til å støtte, og om en ny design skulle være rettet mot intercitytjeneste med høyere hastighet, der et nytt lokomotiv ville være nødvendig for å erstatte den aldrende Deltics uansett, eller et enklere system for bedre ytelse i forstedene.
I 1965 hadde Wickens ansatt en praktikant, den nederlandske ingeniøren AJ Ispeert, og fikk ham til å gjøre noe tidlig arbeid med aktive vippesystemer. Disse ville erstatte det passive pendellignende Talgo-systemet med et system som bruker hydrauliske sylindere som raskt ville kjøre bilen til riktig vinkel og holde den der uten å svinge. En stor fordel for BR -bruk var at rotasjonssenteret kunne være gjennom midten av bilen, i stedet for toppen, noe som betyr at den totale bevegelsen ville passe innenfor den mindre britiske lastemåten . Ispeert returnerte en rapport om konseptet i august 1966.
Wickens bemerket at BRs enakslede fjæringssystem ville ha mindre motstand ved høy hastighet, og at den lettere vekten ville gjøre det mer stabilt ved høye hastigheter enn konvensjonelle dobbeltakslede boggier. I november 1966 skrev han en rapport som ba om et toårig program for å bygge og teste et høyhastighets personbil , egentlig en eksperimentell bil som HSFV-1, men for passasjerbruk i stedet for gods. De opprinnelige planene krevde en enkelt dummy -kropp og to boggier for å teste fjærings- og vippesystemet i høy hastighet. De satte den maksimale vippevinkelen til 9 grader, som kan legges til en hvilken som helst kant i det underliggende skinnen.
Designprogrammet ble organisert under Mike Newman, mens Alastair Gilchrist ledet forskningssiden. Newman bemerket at det var lite sannsynlig at en enkelt bil ville svare på praktiske spørsmål som hvordan toget ville fungere som en komplett enhet, og at en dummy -karosseri ikke ville svare på spørsmålet om vippemekanismen virkelig kunne bygges under gulvet uten å projisere inn i kabinen . Senere samme november utarbeidet Newman og Wickens planer for et komplett eksperimentelt tog med det designmålet å ikke bare studere vippesystemet, men gjøre det på faktiske linjer.
Wickens tok planene til Sydney Jones, som umiddelbart tok opp ideen. De satte prestasjonsmålet til det pent avrundede tallet 250 km/t (155 mph). I tråd med BR -ledelsens mål om å gi raskere reisetider i stedet for bare raskere hastigheter, krevde de også at toget rundet hjørner 40% raskere. De kalte forslaget Advanced Passenger Train. Jones tok forslaget til BR -styrelederen, Stanley Raymond, som likte ideen. Styret klarte imidlertid ikke å gi nok finansiering til å utvikle det, og oppfordret Jones til å henvende seg til Transportdepartementet for ytterligere finansiering.
Jones gjorde det, og brukte de neste to årene på å gå i gangene til Whitehall da den ene tjenestemannen etter den andre var enig i at det var en god idé, men at det virkelig var en annens jobb å godkjenne det. Til tross for at han flere ganger ble utsatt, fortsatte Jones, spesielt med regjeringssjefforsker, Solly Zuckerman , for å arrangere et stabilt finansieringssystem for hele emnet jernbaneforskning. Dette ble avsluttet som fellesprogrammet mellom transportdepartementet og British Railways Board, og delte kostnadene 50:50. Programmet skulle løpe seksten år fra januar 1969 til mars 1985. De to første programmene var APT og Train Control Project.
Ferdigstillelse av designet
Et annet av Jones mange mål for APT var at det ikke ville forårsake ytterligere slitasje på linjene. Øyeblikkelig belastning på skinnebanen varierer med hastigheten, så et raskere tog vil øke veislitasjen sterkt. For å oppveie denne effekten krevde toget å oppfylle strenge vektgrenser, og eliminerte muligheten for å bruke konvensjonelle dieselmotorer , som ganske enkelt var for tunge. Teamet valgte gassturbinkraft som løsningen, og vurderte først Rolls-Royce Dart .
Da finansieringen ble sikret, var en rekke designnotater fremdeles ikke ferdige, så tidslinjen ble strukket ut i juli 1971 for å gi ekstra tid til prosjektdefinisjonsfasen. I mai 1969 var disse spørsmålene avgjort og den endelige designen dukket opp. Det eksperimentelle toget ville ha fire biler; to motorbiler plassert i hver ende, og to personbiler mellom dem fylt med eksperimentelle måle- og registreringssystemer. I løpet av tiden Jones arrangerte finansiering, ble en eksperimentell motor bygget av Leyland for lastebiler tilgjengelig, som var designet for å være mye billigere. Dart ble droppet, og strøm ville bli levert av fire 300 hestekrefter (220 kW) Leyland 2S/350 gassturbiner i hver motorbil, sammen med en femte turbin koblet til en generator for å drive utstyret i personbilene. I løpet av testperioden ble motorene gradvis oppgradert til 330 hestekrefter (250 kW).
Etter mange måneder med å studere forskjellige overføringssystemer, med tiden på definisjonsfasen slutt, bestemte de seg endelig for å bruke en elektrisk overføring, som et dieselelektrisk lokomotiv. Til slutt, på grunn av tidsplanpress, ble det besluttet å ikke bruke en enkelt leddet boggie mellom bilene, og to konvensjonelle boggier ville bli brukt på hver bil. Jim Wildhamer, nylig ansatt fra Westland Helicopters , designet et rom med karosseri for kraftbiler basert på sveiset stålrør i stedet for den semi-monocoque konstruksjonen som ble brukt på personbilene.
Kontrakter for de forskjellige delene av designet ble sendt ut i juli 1969. Hawker Siddeley Dynamics vant kontrakten for suspensjoner og bremsesystemer, GEC og English Electric vant kontrakten for tilhengerbiler, og på dette tidspunktet hadde Leyland allerede blitt valgt for motorene. Over tid ble en rekke av disse kontraktene trukket tilbake, og teamene tok designet internt og kansellerte suspensjonskontrakten med Hawker Siddeley i februar 1970. Design av boggiene ble overtatt med den fysiske konstruksjonen som ble kontraktert til British Rail Engineering, mens strømmen bilkonstruksjon ble utleid til Metro-Cammell .
Mens dette arbeidet var i gang, startet arbeidet med et opplevelsesanlegg for designet også. De nye fasilitetene, som ligger bak hovedkontorene i Derby -laboratoriene, Kelvin House, inkluderte en rullerigg for testing av motorene, et bremsedynamometer og forskjellige testrigger for testing av fjæring og vippesystemer. Det nye laboratoriet ble åpnet 26. oktober 1970. I tillegg ble en 21,32 km lang strekning mellom Melton Mowbray og Edwalton kjøpt som en testbane. Dette var opprinnelig hovedlinjen til Nottingham , men nå overflødig etter Beeching Axe. Dette inneholdt en 4,8 km rett seksjon, mange kurver og flere stramme tunneler som ville være nyttige for aerodynamiske tester. Et sett med vedlikeholdsbygninger ble bygget langs denne linjen på Old Dalby, og linjen som helhet ble kjent som Old Dalby Test Track .
POP
Selv om byggingen av toget var relativt grei, dukket det opp en rekke mer alvorlige problemer i kraft- og kontrollsystemene. Dermed ble beslutningen tatt om å bygge to ekstra motorbiler som uferdige rammer uten strøm. Disse bilene vil i stedet bli trukket av konvensjonelle lokomotiver for å gi data om vippe- og bremsesystemene samt dynamikken i kjøretøyene. En kontrakt for de to ytterligere bilene ble sendt ut 14. april 1970, og løp for første gang i september 1971. Navnet "POP" ble tildelt, et akronym for "power-zero-power", som indikerer bilens layout med to motorer uten personbiler i midten.
Valget av et mellomromsdesign for motorbilene viste seg å være heldig, ettersom konstruksjonene konkluderte med at emballasjen til de forskjellige elementene i bilen ville gjøre den dynamisk ustabil. De trengte mer plass til å spre delene, så det ble besluttet å grovt doble lengden på motorbilene. Dette viste seg å være enkelt å gjøre; rammene som allerede var under bygging på Metro-Cammell hadde ganske enkelt satt inn flere deler av stålrør og konstruksjonen ble knapt påvirket.
POP -bilene var skinnfrie, toppet med en romramme som holdt ballast for å simulere de forskjellige delene av den potensielle designen. "POP" -akronymet ble snart gjort unøyaktig da en personbil ble lagt til for å lage et tre-biltog, og da ble også bilene gitt kropper. POP -en gjennomgikk en rekke endringer, spesielt prøvde forskjellige boggiedesigner i løpet av sin levetid.
APT-E
Mens POP beviste de grunnleggende konseptene, fortsatte byggingen av testtoget på Derby -laben. Settet var tilstrekkelig komplett i slutten av 1971 for en offisiell navneseremoni, der det ble APT-E (for eksperimentell). Den kjørte sin første lavhastighetsløp fra Derby til Duffield 25. juli 1972. Da de kom til Duffield, svartnet " ASLEF" -foreningen det umiddelbart og forbød medlemmene sine å gjøre noe som involverer toget. Klagen deres var at APT-E hadde en enkelt operatørstol, som de tok som bevis på at BR flyttet til enkeltoperatortog. En vennlig inspektør hjalp teamet med å flytte toget tilbake til Derby om natten. Dette resulterte i en en-dagers nasjonal streik som kostet mer enn hele APT-E-prosjektet.
På dette tidspunktet hadde POP demonstrert en rekke problemer, og ingeniørene benyttet anledningen til å starte en større overhaling av designet. Hovedproblemet var utformingen av de ikke-drevne boggiene, som ikke var stabile og ikke kunne brukes til høyhastighetsløp. Den ene motorbilen ble beholdt på laboratoriet mens den andre og de to personbilene ble sendt til Derby Works i nærheten for endring. De viktigste endringene var å stive kraftbilene og erstatte de mistenkte boggiene med en versjon av den drevne boggien med motorene fjernet. Andre endringer inkluderte fjerning av de keramiske recuperatorene fra turbinene av pålitelighetshensyn, selv om dette økte drivstofforbruket dramatisk, og tillegg av et lite sittegruppe til personbilen for VIP -bruk.
Kontraktsforhandlinger om høyhastighetsjernbanen var avsluttet sommeren 1973, akkurat i tide til den modifiserte APT-E med tre biler skulle komme ut av butikken i august 1973. Toget startet deretter en testserie på åtte måneder som dekket detaljer om fjæring, bremsing, kurveytelse og motstand. Imidlertid var påliteligheten et alvorlig problem, og den returnerte til butikkene for en annen overhaling i mars 1974. Blant de mange endringene for denne runden var byttet av turbinene som tidligere var dedikert til kraftleveranse for personbilene for å tilføre ekstra kraft til trekkraften motorer, samtidig som alle turbinene erstattes med en oppgradert versjon på 330 hestekrefter (250 kW), og forbedrer total effekt per bil fra 1200 til 1650 hestekrefter (890 til 1230 kW). Andre endringer inkluderer nye motorlagre og retur og lignende modifikasjon av den andre motorbilen, tidligere brukt på laboratoriet.
Det ombygde fire biltoget kom tilbake til tjeneste i juni 1974. Den 10. august 1975 traff det 152,3 mph (245,1 km/t) på Western Region mellom Swindon og Reading, og satte britisk rekord. Den satte deretter ruterekorden fra Leicester til London St. Pancras på 58 minutter og 30 sekunder 30. oktober 1975, med en gjennomsnittshastighet på litt over 163 km/t gjennom denne svingete ruten. Den ble også testet grundig på Midland Main Line ut av St. Pancras og på Old Dalby Test Track, der den i januar 1976 oppnådde en hastighet på 143,6 mph (231,1 km/t).
APT-E-testingen ble avsluttet i 1976, og enkelttoget ble sendt direkte til National Railway Museum i York 11. juni 1976. Under testen dekket det omtrent 37 800 km (3700 km), og avsluttet en karriere som ble ansett som en suksess, men toget kunne ikke sies å ha blitt grundig testet; på tre år tilbakelagt den mindre avstand enn den gjennomsnittlige familiebilen ville i den perioden. Til sammenligning dekket den første TGV -prototypen, TGV 001 , også drevet av gasturbiner, 320 000 kilometer mellom 1972 og 1976.
Gå til elektrifisering
Mens APT-E fortsatt var under bygging, var teamet godt i gang med utformingen av en produksjonsversjon. Jones fant en alliert i Graham Calder, som hadde blitt forfremmet til å bli BRs maskiningeniør (CME) i 1971. På den tiden så de for seg å bygge to nye eksperimentelle tog; den ene var i hovedsak en strukket versjon av APT-E med turbinkraft, og den andre var lik, men drevet av elektriske ledninger via strømavtaker (panne).
Etter hvert som data strømmet inn fra POP og APT-E, ble det gjort en rekke endringer i designet. Blant de mer problematiske endringene var Leylands avgang fra turbinmarkedet, etter å ha konkludert med at konseptet med en turbinedrevet lastebil ikke var økonomisk gjennomførbart. Selskapet ble enige om å fortsette å støtte prosjektet uansett, inkludert utgivelsen av en kraftigere 350 hestekrefter (260 kW) versjon, men gjorde det klart at et produksjonsdesign måtte finne en annen løsning. I november 1972 ble planene endret for å bygge fire elektriske versjoner for drift på WCML, og ytterligere to turbinversjoner. Fra det tidspunktet falt turbinversjonene gradvis lenger bak, og ble til slutt kansellert.
Dette kan ha vært en velsignelse i forkledning; oljekrisen i 1973 fikk drivstoffprisene til å stige så mye som tre ganger, og turbinmotorer var notorisk tørste; TurboTrain brukte mellom 50 og 100% mer drivstoff enn konvensjonelle sett som kjører på de samme rutene. Leylands bruk av en recuperator forbedret dette betraktelig, men viste seg å være et vedlikeholdsproblem.
Design anmeldelse
Med beslutningen om først og fremst å gå over til elektrifisering fattet i november 1972, begynte Jones å bygge et større lederteam for å føre designet videre til service. Dette resulterte i overføringen av designet fra april 1973 fra forskningsavdelingen til Office of the Chief Mechanical and Electrical Engineer. En gjennomgang ble utført av et felles team fra de to divisjonene, ledet av David Boocock.
Som et resultat av denne gjennomgangen ble det gjort flere endringer i designet. Et stort problem var den nylige oppdagelsen at luftledningene på WCML var utsatt for store bølger i linjene med hastigheter over 200 kilometer i timen. Dette var ikke et problem for to tog som fulgte hverandre med en avstand på flere kilometer, men var et alvorlig problem for et enkelt tog med strømavtakere i begge ender. Den åpenbare løsningen var å bruke en enkelt strømavtaker foran eller bak og deretter kjøre strømmen mellom bilene, men dette ble forbudt av bekymringer for tilstedeværelsen av 25 kV strøm på personbilene.
Det ble tatt en viss vurdering av å plassere begge motorene back-to-back i den ene enden av toget, men bekymringer ble reist over for store knekekrefter når man presset toget i høye hastigheter med tiltfunksjonen aktiv. Så til slutt valgte designteamet å plassere motorene rygg mot rygg i midten av toget. De to motorene ville være identiske, og begge ville bære en strømavtaker for å hente kraft, men i normal drift ville bare baksiden av de to motorene heve strømavtakeren, og den andre motoren ville bli matet gjennom en kobling langs taket. Strøm ble konvertert til likestrøm av ASEA -tyristorer , og leverte fire 1 megawatt (1.300 hk) likestrømsmotorer montert i hver kraftbil. Trekkmotorene ble flyttet fra boggiene til innsiden av karosseriet, og reduserte dermed fjærvekten. Motorene overførte kraften sin gjennom interne girkasser, kardanaksler og fjæredrev .
Andre endringer foreslått av erfaring fra APT-E inkluderer endringer i den vertikale fjæringen fra konvensjonelle hydrauliske støtdempere til kollisjonsputer, noe som både ville forbedre kjøreturen og ha lavere vedlikeholdskrav. Av servicemessige årsaker ble motorbilene redesignet for å ha sine egne boggier i et Bo-Bo-arrangement, slik at de lett kunne fjernes fra toget, i motsetning til den tidligere ledddesignen som koblet tilstøtende biler sammen og gjorde det vanskelig å dele toget fra hverandre . Personbilene beholdt det leddede designet, men en rekke endringer ble gjort på grunn av erfaring fra APT-E. Til slutt var et system som ville føre til at vippesystemet sviktet i oppreist posisjon, ettersom APT-E ved flere anledninger hadde mislyktes i en vippet stilling.
Som en del av den samme anmeldelsen la teamet merke til at en liten reduksjon i maksimal hastighet i stor grad ville forenkle en rekke designpunkter, og eliminerte behovet for hydrokinetiske bremser. Imidlertid ble beslutningen tatt om å gå videre med den opprinnelige spesifikasjonen for å gi maksimal hastighet. Regjeringen gikk med på å betale 80% av kostnaden for åtte tog.
HST vs. APT
Det var i løpet av denne tiden at andre grupper innen BR begynte å agitere mot APT, og sa at det rett og slett var et for stort skritt å gjøre i et enkelt design. De foreslo å bygge en mye enklere design, drevet av konvensjonelle diesler og mangler tilt, men i stand til hastigheter på opptil 201 km/t og i stand til å kjøre hvor som helst på BR -nettverket. Dette dukket opp i 1970 som High Speed Train (HST), og utviklingen gikk raskt.
Etter hvert som APT -programmet fortsatte, begynte ledelsen å slåss og en runde med imperiumsbygging fulgte. Erfarne ingeniørressurser ble holdt tilbake fra APT -prosjektet, og brukte dem i stedet for å presse frem så raskt som mulig med det de så på som en konvensjonell rival til APT. Da det så ut til at HST ville være en relativt sikker innsats, brøt BRs styre på APT -prosjektet, og til slutt reduserte antallet tog til fire. Dette ble senere kuttet til tre av regjeringen i en budsjettkuttrunde i 1974.
APT-P
Selv om sentermotoroppsettet var det enkleste når det gjelder å løse de umiddelbare tekniske problemene, ville det forårsake betydelige problemer i driftsmessig henseende. Det var en passasje gjennom motorbilene som koblet to-halvdelene av toget, men det var støyende, trangt og ikke tillatt for passasjerer. I stedet krevde hver ende av toget nå sin egen spisebil og lignende fasiliteter. Den splitte designen ga også problemer på stasjonene, der bare de to endene av plattformene nå kunne brukes, mens normalt utstyr kunne parkere med lokomotivene utenfor enden av plattformen.
Selv om alt tilleggsutstyr som belysning, klimaanlegg og luftkompressorer ble drevet av motoralternatorer drevet fra 25 kV luftledning, ble det anerkjent at hvis det var et strømbrudd, ville forholdene i personbilene raskt bli uutholdelige og til og med utrygge. Hver hengervogn, dvs. de ledende og etterfølgende kjøretøyene, var utstyrt med en dieselgeneratorgenerator som var i stand til å tilføre minimumskravet til hjelpekraft. Diesel-generatorene ble startet med å bruke luftmotorer drevet fra togets luftsystem, siden APT hadde få batterier.
APT ble designet for raskere kjøring enn eksisterende tog på samme spor. Ved APTs designhastigheter var det ikke mulig for operatøren å lese fartsgrensene på skiltene ved siden av i tide for å bremse om nødvendig. I stedet ble et nytt system som bruker en transponderbasert førerhusdisplay introdusert kalt "C-APT". Et radiosignal fra toget fikk en spormontert transponder til å returnere den lokale fartsgrensen. Disse forseglede, ikke -drevne transpondere ble plassert med intervaller på ikke mer enn 1 km. Nærmere hastighetsbegrensninger ble gitt i passende avstand, sammen med et hørbart varsel; Hvis du ikke godkjenner disse varslene, vil det føre til automatisk bremsing. C-APT ble drevet av et redundant innebygd datasystem ved bruk av Intel 4004 mikroprosessorer. Sporene var i hovedsak de samme som de moderne franske Balise -fyrtårnene .
Det hydrokinetiske bremsesystemet var vellykket og pålitelig på APT-E og ble beholdt for APT-P med en rekke designforbedringer fra erfaringene fra APT-E. Som et energikutt-tiltak ble imidlertid de hydraulisk aktiverte friksjonsbremsene som ble brukt for lav hastighet modifisert for å mates av en passiv hydraulisk forsterker i stedet for en hydraulisk kraftpakke.
Service testing
Selv om APT-P brukte mye av teknologien som ble utviklet på APT-E, ble byggingen av den første APT-P forsinket flere ganger. Den første motorbilen ble levert fra Derby -lokomotivarbeidene i juni 1977, og de første personbilene 7. juni 1978, et år for sent. Det første komplette toget var ikke klart før i mai 1979. Det ble testet like etter, og satte Storbritannias hastighetsrekord til 262,0 km/t i desember 1979, en rekord som sto i 23 år. Det ble levert ytterligere to eksempler, hver med mindre endringer, ett i slutten av 1979 og det siste i 1980. Opprinnelig foreslått på 1960-tallet, og gitt klarsignal på begynnelsen av 1970-tallet, var designet nå betydelig sent.
Lange forsinkelser i produksjonen av prototypen betydde at bremseenhetene måtte lagres i en lengre periode før de ble installert. Byttet fra olje til vann-glykolblanding krevde at sylindrene skulle dekkes innvendig med et korrosjonsbeskyttende belegg, som brøt sammen under lagring. Ved testing mislyktes sylindrene gjentatte ganger, og tapet av trykk førte til at toget tok nesten like lang tid å bremse fra 25 mph til stillstand som det gjorde å bremse fra 125 mph til 25 mph. Under igangkjøring, på grunn av dette og andre utviklingsproblemer, ble hver aksel på togene endret og byttet ut.
Trykkluftsystemene som aktiverte bremsene og drev dører og andre bevegelige deler var en annen kilde til problemer. Luftrøret vil normalt bli kjørt på en slik måte at det var naturlige lavpunkter der vann som kondenserer ut av luften ville samle seg og kunne fjernes. På APT var disse løpene kronglete, og resulterte i mange punkter der vannet ville samle seg, og i kaldt vær, fryse. Oppdragsteamet fant en løsning fra Westinghouse som ville eliminere vannet som produseres av kompressorene, men designteamet ville ikke godta løsningen. De uttalte at problemet ikke ville oppstå med en full togformasjon, i motsetning til den kortere formasjonen som ble brukt ved igangkjøring.
Til slutt ble det bare oppdaget ved igangkjøring av APT-P at deler av WCML hadde blitt bygget på en slik måte at hvis to APT-P-tog med tiltsystemene deres sviktet og vognene som satt fast i den innover vippede posisjonen møttes, ville slå hverandre. Jernbanen hadde ikke blitt bygget med tanke på vippetog, og de dynamiske konvoluttene var for små for en vippet APT. Effekten ble ikke sett med konvensjonelle tog siden bevegelsene deres, uten vippe, holdt seg godt innenfor den dynamiske konvolutten.
I tillegg til problemene resulterte en annen omorganisering i 1980 i oppløsningen av APT -teamet, og etterlot ansvaret for prosjektet spredt over flere divisjoner.
I tjeneste
Urolig rytter
Mens oppdragsteamet fortsatte å rapportere og løse problemer i APT -designet, var BR -ledelsen under et økende press fra pressen. På begynnelsen av 1980 -tallet hadde prosjektet pågått i over et tiår, og togene var fremdeles ikke i drift. Private Eye lyste den med en tidsplan som utropte "APT som ankommer plattform 4 er femten år forsinket". Pressetrykk førte til politisk press som førte til ledelsespress, og APT -teamet ble bedt om å sette toget i drift til tross for de pågående problemene.
Dette førte til en av de mest beryktede hendelsene i jernbanehistorien. Desember 1981 ble pressen invitert ombord på APT for sin første offisielle løpetur fra Glasgow til London, hvor den satte en tidsrekord på 4 timer og 15 minutter. Pressen viste seg å være uinteressert i denne suksessen. I stedet fokuserte de på en distinkt kvalmende følelse fra vippesystemet, og kalte APT den "urolige rytteren". De rapporterte også at flyvertinnen, Marie Docherty, foreslo at løsningen var å "bare stå med føttene fra hverandre." BR -ingeniører gjorde lite for å løse problemet da en offentlig foreslo at journalistene rett og slett var for fulle av BRs gratis alkohol. På hjemreisen fra London dagen etter ble en av trenerne sittende fast i en rotert posisjon da vippesystemet mislyktes, og dette ble sterkt rapportert i pressen. To dager senere dyppet temperaturen og vannet i de hydrokinetiske bremsene frøs, og tvang toget til å avslutte servicen i Crewe .
APT ble fokus for en storm med negativ pressemelding, med hver feil omfattende rapportert om og fortsatte påstander om at hele prosjektet var en hvit elefant . Da det for eksempel ble kjent at bare to av de tre APT-Ps var i drift og den tredje ville være ute av drift for overhaling og vedlikehold, kalte pressen det "Accident Prone Train". Dette ble ikke hjulpet av det faktum at BR også kjørte et andre tog 15 minutter bak det i tilfelle det mislyktes. Og siden toget ble blandet blant eksisterende trafikk, var farten begrenset til 125 mph i stedet for full hastighet.
BR, desperat etter noen god publisitet, leide tidligere Blue Peter programleder Peter Purves å gjøre reisen fra Glasgow. Ved ankomst til Euston hevdet Purves å ha hatt en "utmerket frokost i de mest herlige omgivelsene", og da han ble spurt om toget, sa "det er jevnt, det er stille og en helt herlig opplevelse." Da den siste uttalelsen ble uttalt, var det imidlertid en liten gysing, og lyden av raslende retter var tydelig hørbar.
I løpet av den neste måneden viste luftsystemet seg å være i stand til å fryse selv på et tog i full lengde. Dører gjentatte ganger satt fast, og bremsesystemet var ikke til å stole på. Togene ble trukket ut av drift på slutten av måneden.
Videre utvikling
I 1981 leide BR inn konsulentfirmaet Ford & Dain Partners for å lage en rapport om APT -prosjektet og komme med forslag til forbedringer. Den ga en delårsrapport i november 1981, og en siste versjon den desember. Rapportene deres antydet først at de tekniske aspektene ved designet stort sett var fullstendige, selv om de gjorde oppmerksom på bremsesystemet, men at ledelsesstrukturen var et alvorlig problem og at det måtte være en enkelt leder som hadde ansvaret for hele prosjektet. Dette resulterte i utnevnelsen av John Mitchell til stillingen som leder for APT. Saken ble umiddelbart bedre.
Blant forbedringene var en løsning på reisesyke som passasjerer opplever. Oppdragsteamet hadde vært godt klar over dette problemet før det gikk i tjeneste, men dette ble ikke nevnt for pressen da det ble lagt merke til på offentlige løp. Problemet skyldtes to effekter. Det ene var at kontrollsystemet ikke reagerte umiddelbart, så bilene hadde en tendens til ikke å svare når kurven først startet, og reagerte deretter raskt for å gjøre opp for dette forsinkelsen. Løsningen for dette var å ta informasjon om vippen fra bilen foran, noe som ga systemet den lille tidsfordelen det trengte. Det andre problemet var som sjøsykdom , men omvendt. Sjøsykdom er forårsaket når kroppens likevektssystem kan føle bevegelse, men inne i et lukket rom kan denne bevegelsen ikke sees. På APT kunne man lett se vippingen da toget gikk inn i svinger, men det var ingen oppfatning av denne bevegelsen. Resultatet var det samme, en forvirring mellom det visuelle og equilibrioception -systemet. Løsningen var nesten triviell; En liten reduksjon av tilt for å være bevisst mindre enn nødvendig resulterte i en liten mengde resterende sentrifugalkraft som ble oppfattet av likevektssystemet som helt naturlig, noe som viste seg å kurere effekten.
Dette førte også til en ytterligere pinlig oppdagelse. Arbeidet som antydet mengden tilt som var nødvendig for å redusere sidekreftene til akseptable nivåer ble til slutt sporet til en kort serie studier utført av et damptog på en grenlinje i Nord -Wales i 1949. En serie oppdaterte studier utført i 1983 viste at mindre tilt var nødvendig, omtrent seks grader. Dette var innenfor området mulig gjennom superelevasjon, noe som antydet at vipping kanskje ikke er nødvendig i det hele tatt.
Re-entry, død
APT-P-togene ble stille tatt i bruk igjen i midten av 1984, men ble ikke nevnt som sådan på noen av rutetabellene; passasjerer ville finne ut om de tok APT bare når den ankom plattformen. Disse togene viste seg å fungere godt, problemene hadde tilsynelatende blitt rettet. Imidlertid hadde den politiske og ledelsesmessige viljen til å fortsette prosjektet og bygge de anslåtte APT-S-produksjonsbilene på 140 km / t fordampet.
I mellomtiden gikk HST i tjeneste som InterCity 125 i 1976 og viste seg å være en allsidig suksess. Dieseldriften og litt lavere hastigheter betydde også at den kunne betjene mer av BRs nettverk. Presset for å forlate APT til fordel for HST var kontinuerlig. Tilhengere av APT ble stadig mer isolert, og systemet ble tatt ut av drift vinteren 1985/6. Dette ble gjort formelt i 1987, da togene ble brutt opp og sendt til museer.
Ett APT-P-sett ble oppbevart på Glasgow Shields-depot og fant bruk en eller to ganger som en EMU for å ta journalister fra Glasgow Central til Anderston jernbanestasjon og tilbake, til Scottish Exhibition and Conference Center . En annen APT-P ble lagret i et sidespor bak Crewe Works. Glasgow APT-P og den tredje APT-P ble skrotet uten publisitet.
Undersøkelse
Feilen i APT -prosjektet førte til omfattende rapportering på 1980 -tallet, og har vært et tema for diskusjon siden den gang. Forfattere er generelt enige om at de tekniske aspektene ved designet i stor grad ble løst på tidspunktet for deres andre serviceinnføring, og la mesteparten av skylden for forsinkelsene i de skiftende ledelsesstrukturene og kampene mellom BR mellom APT og HST. Det har også vært bekymringer for at gjennomføring av utvikling innen BR var et stort problem i seg selv, fordi dette betydde at deres industrielle partnere ikke hadde noe innkjøp og at deres mange års praktiske erfaring ble ignorert.
Tidslinjen for utvikling er også et tema for betydelig diskusjon. Det er nyttig å kontrastere APT -prosjektet med det kanadiske LRC ; LRC begynte utviklingen samtidig med APT, utviklet et unikt eget aktivt vippesystem og kom i produksjon på slutten av 1970 -tallet. I likhet med APT, møtte LRC også tannproblemer som tok lang tid før de ble løst, og som ble utsatt for litt pressekonflikter over disse feilene. I motsetning til APT hadde LRC ingen konkurranse, og ledelsen hadde det travelt med å fjerne Turboen fra tjenesten. Systemet fikk den tiden det trengte til å modnes uten noen alvorlig mulighet for kansellering.
Det langsomme tempoet i APT -utviklingen har blitt klandret for budsjettet på 50 millioner pund over 15 år, selv om tidens presse avviste dette som for høyt. Dette tallet er blitt sammenlignet med de omtrent 100 millioner pundene som britiske Leyland brukte på å utvikle Austin Mini Metro , et prosjekt som var teknisk trivielt i forhold til APT.
Legacy
Alan Williams bemerker at arbeidet fortsatte med en ny variant, APT-U (APT-Update). Dette var hovedsakelig APT-P med tilt-systemet gjort valgfritt og motorene flyttet i hver ende av toget med kraftkoblinger som kjørte mellom dem. Det prosjektet ble senere omtalt InterCity 225 (IC225), kanskje for å distansere det fra den dårlige publisiteten rundt APT-P. The Mark 4 trener design som ble innført som en del av de nye IC225 Setter for East Coast Main Line elektrifisering tillatt ettermontering av vippemekanismen, selv om dette ble aldri gjennomført. De Klasse 91 lokomotiver at kraft de IC225s hadde utforming funksjoner "importert engros" fra APT-P drive biler, inkludert kropps- snarere enn boggien montert drivmotorer for å redusere uavfjæret belastning, og at transformatoren nedenfor i stedet for på toppen av understellet å redusere tyngdepunktet. I motsetning til bilene APT-P var de imidlertid aldri ment å vippe.
I 1976 bygde Fiat Ferroviaria togsettet ETR 401, et vippetog med et aktivt system med 10 graders vipping som brukte gyroskoper til å oppdage hjørnet i de tidlige fasene for å få en mer punktlig og behagelig tilbøyelighet: det er derfor FIAT -prosjektet har vært vellykket siden 70 -tallet. I 1982 kjøpte FIAT noen APT -patenter som ble brukt for å forbedre teknologien for togene ETR 450.
Innføringen av skvadronflåten betegnet APT-S skjedde ikke slik det opprinnelig var planlagt. APT -prosjektet bukket under for en utilstrekkelig politisk vilje i Storbritannia til å fortsette å løse tannproblemene med de mange umodne teknologiene som er nødvendige for et banebrytende prosjekt av denne art. Beslutningen om ikke å fortsette ble tatt på bakgrunn av negative offentlige oppfatninger formet av mediedekning av tiden. APT er anerkjent som en milepæl i utviklingen av den nåværende generasjonen av vippende høyhastighetstog. 25 år senere, på en oppgradert infrastruktur, matcher klasse 390 Pendolinos nå APTs planlagte tidspunkt. Ruten London til Glasgow med APT (rutetabell 1980/81) var 4 timer 10 minutter, samme tid som den raskeste Pendolino -timingen (tidsplan for desember 2008).
I 2006, ved en engangs-non-stop-run for veldedighet, fullførte en Pendolino reisen fra Glasgow til London på 3 timer 55 minutter, mens APT fullførte motsatt London til Glasgow-reise på 3 timer 52 minutter i 1984.
Juni 2021, kjørte en Pendolino ved navn Royal Scot og drevet av Avanti West Coast et forsøk på å slå rekorden, men falt på rekordtiden med bare 21 sekunder. Toget med ni vogner reiste non-stop med en gjennomsnittlig hastighet på 103 km / t på den 401 mil lange ruten.
APT i dag
.jpg)
APT-E-enheten eies nå av National Railway Museum og er utstilt på Locomotion- museet i Shildon i County Durham . En APT-P-enhet er nå utstilt på Crewe Heritage Center og kan sees fra tog som passerer på den tilstøtende West Coast Main Line sammen med APT-P motorbil nummer 49006 som ankom i mars 2018 etter 7 år på Electric Railway Museum, Warwickshire i Coventry
Under spesielle arrangementer tilbyr kjørehengeren 370003 en "tilt" -opplevelse som innebærer å vippe bussen når den er statisk.
Merknader
Referanser
Sitater
Bibliografi
- Gilchrist, AO (2006). En historie med ingeniørforskning på British Railways (PDF) . Institute of Railway Studies and Transport History.
- Gourvish, Terry (2002). British Rail: 1974–97: Fra integrasjon til privatisering . Oxford: Oxford University Press. ISBN 0-19-926909-2 .
- Potter, Stephen (1987). På de riktige linjene?: Grensene for teknologisk innovasjon . London: Frances Pinter (forlag). ISBN 0-86187-580-X .
- Williams, Hugh (1985). APT: Et løfte Uoppfylt . Ian Allan. ISBN 0-7110-1474-4.
- Body, Geoffrey, (1981). Avansert passasjertog: Den offisielle illustrerte beretningen om British Rails revolusjonerende nye tog på 155 km / t . Weston-super-Mare: Avon-Anglia Publications & Services. ISBN 0-905466-37-3 .
- Nock, OS (1980). To mil i minuttet . London: Patrick Stephens Limited. ISBN 0-85059-412-X
- British Transport Films (1975) E for Experimental . Publisert 2006 av British Film Institute på DVD som en del av British Transport Films Collection (Vol. 3): Running A Railway.
- Wickens, Alan (sommeren 1988). "APT - Med etterpåklokskap" . Nyhetsbrev fra Friends of the National Railway Museum .
- Wickens, Alan (22. mars 2002). "Dr Alan Wickens" . Nasjonalt jernbanemuseum .