В железнодорожном транспорте распределенная мощность ( DP ) — это общий термин, обозначающий физическое распределение — в промежуточных точках по всей длине поезда — отдельных групп движущей силы. Такие «группы» могут состоять из одного или нескольких составов [1] и управляться дистанционно с ведущего локомотива. Практика позволяет размещать локомотивы в любом месте по длине поезда, когда стандартная многовагонная работа (MU) невозможна или непрактична. DP может быть достигнут с помощью беспроводных (RF-подключение) или проводных (обучаемых) средств. Проводные системы, поставляемые сейчас различными поставщиками, используют кабели, уже имеющиеся в поезде, оснащенном пневматическими тормозами с электронным управлением (ECP).
С 1960-х годов в технологии распределения электроэнергии на железных дорогах доминировала одна компания, Harris Controls (первоначально Harris Corporation — Controls & Composition Division, позже приобретенная General Electric — подразделение, ныне известное как GE Transportation), которая производила и продавала запатентованную радиосистему. система управления с торговой маркой Locotrol , которая сегодня является основной беспроводной системой DP, используемой во всем мире.
Компания Locotrol , зародившаяся на заре технологии SCADA для дистанционного управления трубопроводами и электросетями, а также на основе ранней концепции президента Южной железной дороги Д. У. Броснана, была продуктом компании North Electric Company (Галион, Огайо), которая позже была куплена. компанией Radiation Inc. (Мельбурн, Флорида) и, в свою очередь, купленной Harris Corporation (штаб-квартира также находится в Мельбурне). Зарождающаяся технология была впервые опробована на Южной железной дороге в 1963 году, а первые производственные системы были установлены на Южной железной дороге в 1965 году.
В первые годы существования этой технологии у WABCO также была — в течение относительно короткого периода — конкурирующая система под названием «RMU» (Remote Multiple Uniter), которая была установлена на нескольких железных дорогах Северной Америки. Однако эта система не возобладала и вскоре была снята с производства. До появления компанией North Electric собственного названия Locotrol продукт назывался «RCE» (радиоуправляемое оборудование) или «RCS» (система радиоуправления), а ведущие и удаленные блоки - как «главные» и «подчиненные». . Однако разговорные термины «господин» и «раб» официально производителем не использовались. На языке некоторых железных дорог США поезда Locotrol называются «радиопоездами».
Наибольшее преимущество распределенной мощности — и причина разработки оригинальной концепции — заключается в уменьшении тяговых усилий тягового устройства , что позволяет полностью увеличить размеры поездов без превышения прочности тягового устройства за счет использования средних или конечные локомотивы. [2] Существуют также потенциальные преимущества обслуживания поездов. На волнистом профиле пути опытный оператор может манипулировать относительным выходным усилием (а также применением динамических и пневматических тормозов), чтобы свести к минимуму приработку и выход провиса муфты по всему поезду. [3]
Уменьшение тяговых сил вдоль поезда уменьшает боковую силу между колесом и рельсом на поворотах, тем самым снижая расход топлива и износ различных компонентов ходовой части, а также вероятность схода с рельсов струны.
Еще одним преимуществом является более быстрое применение пневматических тормозов . Поскольку все управление торможением в обычном поезде осуществляется в головной части, изменение давления в тормозной магистрали, инициированное оператором, может занять несколько секунд, чтобы распространиться по поезду. При радиоуправляемом режиме ДП тормоза на удаленных локомотивах включаются практически одновременно с командой, подаваемой на ведущем локомотиве, что обеспечивает более равномерное срабатывание пневматического тормоза по всему поезду.
Основным недостатком является необходимое рабочее время и необходимая конфигурация пути для добавления и удаления дополнительных локомотивных единиц. Вторичными недостатками являются затраты на оснащение локомотивов дополнительной аппаратурой управления и возможность периодической потери телеметрического сигнала. Последнее известно как «прерывание связи» и устраняется с помощью безопасных программных включений.
Распределенную мощность не следует путать с работой нескольких единиц, которая представляет собой возможность, обычно присущую всем локомотивам, которая соединяет несколько локомотивов напрямую друг с другом через кабели MU и линии управления пневматическими тормозами. Эксплуатация MU в Северной Америке устроена таким образом, что любые два локомотива, оборудованных таким образом, независимо от возраста и производителя, могут быть соединены вместе и управляться как единым локомотивом одним оператором в кабине ведущего подразделения. Это достигается с помощью 27-контактного кабеля MU и подключения трех дополнительных воздушных линий, отдельных от тормозной трубки (иногда также называемых «поездной линией»). ДП представляет собой совершенно отдельное устройство для управления локомотивами, которые физически отделены от ведущего(их) агрегата(ов) и, следовательно, невозможны для подключения через многоблочный блок.
Первый локомотив в голове поезда называется «ведущим», а «удаленные подразделения» могут располагаться на отдельных позициях по всему поезду. Каждый удаленный блок DP может быть подключен через MU к другим блокам в этом положении, чтобы обеспечить один или несколько «удаленных составов».
Настройка и соединение ведущего DP и удаленных блоков довольно просты, и пневматические тормоза удаленных блоков также должны быть правильно настроены, чтобы система могла работать правильно. Система автоматически выбирает доступную частоту во время процесса соединения, чтобы это не затрагивало другие поезда DP поблизости. В людном дворе, на холмистой или гористой местности нередко случается, что связь временно теряется.
Пока не произойдет аварийное или штрафное торможение, приводящее к разрыву связи, система автоматически переподключится, или оператор может попытаться переподключиться вручную. Первоначально потеря соединения приведет к тому, что удаленные устройства останутся в положении газа или динамического торможения, заданном последней командой. Более поздние версии системы и обновления программного обеспечения обычно снижают настройку мощности удаленного устройства до Notch 4 по умолчанию, если связь потеряна.
Хотя сигналы DP от ведущего устройства к удаленным устройствам (и наоборот) номинально являются мгновенными, на самом деле обычно требуется не менее нескольких секунд, чтобы удаленное устройство отреагировало на сигнал от ведущего устройства и чтобы изменение состояния отобразилось на дисплее. дисплей ДП в кабине ведущего локомотива.
Первоначально распределенная электроэнергия могла быть обеспечена только в одном промежуточном месте внутри поезда. Эти предшественники систем (Locotrol 102-105 и Locotrol II) требовали подключения радиорелейного вагона через стандартную перемычку MU к удаленному локомотиву (ам) для подачи команд радиоуправления и облегчения подачи сигналов обратной связи. Позже Locotrol II превратился в систему «Универсальная», в которой аппаратуру радиоуправления можно было устанавливать на сами локомотивы. Благодаря этому варианту релейный вагон, называемый по-другому RCU (блок дистанционного управления) или LRC (дистанционное управление локомотивом), стал ненужным.
Locotrol III стал следующей разработкой, совместимой как с Knorr-Bremse / New York Air Brake CCB, так и с электронным локомотивным тормозным оборудованием EPIC от Wabtec , а также позволяющей размещать несколько удаленных блоков. Последним воплощением этого оборудования является LEB (Locotrol Electronic Brake), которое объединяет технологию GE Locotrol с тормозом CCBII KB/NYAB.
Распределенная мощность (как «Локотрол») используется в США , Канаде , Китае , Австралии ( Квинсленд , регион Пилбара в Западной Австралии и на юго-западе Западной Австралии), Бразилии, Германии, России и Южной Африке . [4] Он также используется (или находился) на регулярной основе в составе поездов в Индии, Мавритании и Мексике и почти введен в эксплуатацию как в до-, так и послереволюционном Иране.
На юге Западной Австралии Locotrol используется в конфигурации «верх-хвост», а не специально для эксплуатации длинных поездов. С недавним появлением пневматических тормозов (ECP) с электронным управлением (как с проводным, так и с радиоуправлением) и встроенной электроники для управления локомотивом и систем отображения в кабине машиниста, DP теперь может передаваться через средства связи ECP с тормозами, и другие производители способен обеспечить эту возможность. Недавнее [ когда? ] Система DP от Wabtec под названием PowerLink (которая может быть как проводной, так и беспроводной) используется в Квинсленде на узкоколейных поездах с углем и на севере Западной Австралии на поездах с железной рудой стандартной колеи.
Распределенная мощность в проводной конфигурации (с использованием линии ECP) становится все более распространенной в операциях тяжеловесных поездов в Северной Америке и Австралии.
«Верх и хвост» — это фраза, используемая для описания операции, когда на каждом конце поезда находится локомотив, обычно для того, чтобы облегчить изменение направления в конечном месте, где невозможно управлять движущей силой поезда (т. е. переставить локомотивы с одного конца поезда на другой); эта схема не используется специально для эксплуатации более длинных или тяжелых поездов. Верхний и хвостовой режим работы обычно не используется при распределенном питании, хотя такая конфигурация может использоваться как таковая. Одним из вариантов использования конфигурации «верх-хвост» с распределенным питанием является пшеничный пояс Западной Австралии, где Locotrol обеспечивает оперативное решение, а не увеличивает размер поезда.
Это описание не следует путать с двухтактным , которое относится конкретно к конфигурации поезда (обычно связанной с пассажирскими поездами), в которой движущая сила расположена только на одном конце поезда. В этой последней конфигурации поездом можно управлять с неприводного конца с помощью поста управления оператором («кабина») на этом конце поезда.
В системе распределенной тяги нет локомотивов, но мощность распределяется по поезду с помощью нескольких тяговых двигателей . Примером такой системы является электроагрегат . [5]
