เบรกลมควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
ระบบเบรกแบบนิวแมติกที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ เป็น ระบบเบรกประเภทหนึ่งของรถไฟ
ภาพรวม
ระบบเบรกของรถไฟแบบดั้งเดิมใช้ลิ้นลมในการควบคุมและสร้างแรงดันเบรกบนตู้รถไฟตลอดแนว โดยทั่วไป ระบบแบบดั้งเดิมนี้ประกอบด้วยท่อเบรกที่วิ่งไปตามความยาวของรถไฟ ซึ่งจ่ายอากาศไปยังถังเก็บอากาศที่ติดตั้งอยู่บนตู้รถไฟแต่ละตู้ เมื่อท่อเบรกและส่วนประกอบของตู้รถไฟได้รับอากาศ เบรกก็จะคลายออก เมื่อวิศวกรต้องการเบรก ลิ้นควบคุมในหัวรถจักรจะลดแรงดันในท่อเบรก เมื่อแรงดันในท่อเบรกลดลง ส่วนต่างๆ บนตู้รถไฟแต่ละตู้จะส่งอากาศจากถังเก็บอากาศไปยังกระบอกเบรก เพื่อคลายเบรก วิศวกรจะเติมอากาศเข้าไปในท่อเบรก วิธีการควบคุมเบรกบนรถไฟบรรทุกสินค้าและรถโดยสารนี้แทบไม่เปลี่ยนแปลงเลยนับตั้งแต่การคิดค้นโดยจอร์จเวสติงเฮาส์ในปี 1868
ระบบเบรกแบบดั้งเดิมมีจุดอ่อนหลายประการ หนึ่งในนั้นคือเวลาในการตอบสนองเนื่องจากวิศวกรควบคุมการไหลของอากาศเข้าและออกจากท่อเบรกจากหัวรถจักร การเบรกตามคำสั่งจึงอาจใช้เวลานานถึงสองนาทีจึงจะส่งผลไปถึงท้ายขบวนรถไฟบรรทุกสินค้าที่ยาว การเบรกที่ไม่สม่ำเสมอนี้อาจทำให้เกิดแรงกระทำมหาศาลระหว่างตู้รถไฟได้
นอกจากนี้ เนื่องจากท่อเบรกมักใช้สำหรับควบคุมและจ่ายอากาศให้กับรถไฟ หากวิศวกรไม่ระมัดระวัง อากาศที่จ่ายอาจหมดลงได้ ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากวิศวกรทราบเพียงแรงดันในท่อเบรกและการไหลของอากาศเข้าไปในท่อเบรกเท่านั้น จึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะทราบสถานะของเบรกของรถไฟในแต่ละช่วงเวลา
ในทางตรงกันข้าม ระบบเบรก ECP ใช้การควบคุมทางอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งทำให้สามารถเปิดใช้งานเบรกแบบใช้ลมบนตู้รถไฟได้ บนขบวนรถไฟที่ติดตั้งระบบ ECP ตู้รถไฟจะติดตั้งสายเคเบิลรางรถไฟที่วิ่งขนานกับท่อเบรกตลอดความยาวของขบวนรถไฟ สายเคเบิลนี้ใช้สำหรับจ่ายพลังงานให้กับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ติดตั้งบนตู้รถไฟ นอกจากนี้ สายเคเบิลยังทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการสื่อสารที่ช่วยให้หัวรถจักรสามารถส่งคำสั่งและรับข้อมูลป้อนกลับจากตู้รถไฟตลอดความยาวของขบวนได้
ระบบ ECP มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าระบบเบรกแบบดั้งเดิม ตัวอย่างเช่น เนื่องจากรถทุกคันได้รับคำสั่งเบรกพร้อมกัน เบรกจึงทำงานอย่างสม่ำเสมอและทันที ส่งผลให้ควบคุมรถไฟได้ดีขึ้น ลดระยะหยุดรถ และลดความเสี่ยงต่อการตกรางหรือการชำรุดของข้อต่อ
หากขบวนรถไฟแยกออกเป็นสองฝั่ง สายเคเบิลจะถูกตัดออก และระบบเบรกจะทำงานโดยอัตโนมัติ
นอกจากนี้ ด้วยระบบ ECP ท่อเบรกจะยังคงมีแรงดันอยู่ตลอดเวลาขณะใช้งาน ทำให้ถังเก็บอากาศบนรถไฟสามารถชาร์จได้อย่างต่อเนื่อง ลดโอกาสที่อากาศเบรกจะหมดลง ยิ่งไปกว่านั้น เนื่องจากรถไฟสามารถส่งสถานะไปยังหัวรถจักรด้านหน้าได้ วิศวกรจึงสามารถตรวจสอบสถานะของขบวนรถและทราบความสามารถในการเบรกได้ตลอดเวลา
ระบบ ECPB ยังสามารถใช้เบรกกับตู้รถไฟที่อยู่ท้ายสุดก่อนที่จะใช้เบรกกับตู้รถไฟด้านหน้าเล็กน้อย ซึ่งจะช่วยลดแรงกระแทกและเสียงรบกวนจากการที่ตู้รถไฟมาเบียดกัน
การทดสอบ
ช่วงเวลาระหว่างการทดสอบเบรกที่ยาวนานขึ้นก็เป็นไปได้เช่นกัน เนื่องจากเบรก ECP สามารถวินิจฉัยตัวเองได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้มาก และจะช่วยชดเชยค่าใช้จ่ายในการติดตั้งระบบ[ 1 ]
ข้อดีคือการควบคุมการเบรกที่ดีขึ้น ลดการสึกหรอของอุปกรณ์จากการผลักและดึงระหว่างรถ ระยะหยุดรถสั้นลง และระยะห่างระหว่างรถดีขึ้น[ 2 ]
การควบคุมและพลังงาน
เมื่อเริ่มพัฒนาครั้งแรก เบรก ECP ควบคุมด้วยไฟฟ้าจำเป็นต้องใช้สายไฟจำนวนมากตลอดขบวนรถไฟเพื่อควบคุมโซลินอยด์บนตู้รถไฟแต่ละตู้เพื่อปลดเบรก และไม่ถือว่าประหยัดสำหรับการขนส่งสินค้า สิ่งนี้ได้เปลี่ยนไปเมื่อมีการนำระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์มาใช้ ทำให้สามารถส่งข้อมูลผ่านสายไฟสองตัวนำหรือคลื่นวิทยุจากหัวรถจักรไปยังไมโครโปรเซสเซอร์บนตู้รถไฟแต่ละตู้ ซึ่งวาล์วที่ใช้พลังงานในพื้นที่จะรักษาแรงดันที่ต้องการในกระบอกเบรกแต่ละกระบอก[ 3 ]
ใช้กับทางรถไฟฟอร์เทสคิว
ECP สามารถใช้พลังงานที่สร้างจากเพลาหรือพลังงานที่กระจายผ่านสายไฟได้เส้นทางรถไฟ Fortescueในออสเตรเลียใช้พลังงานที่กระจายผ่านสายไฟที่ 200 โวลต์กระแสตรงนอกจากนี้ เส้นทาง Fortescue ยังวางท่อเบรกสองท่อและสายควบคุม/พลังงานเส้นเดียวไว้ด้านใดด้านหนึ่งของตู้รถไฟเท่านั้น เนื่องจากรถไฟวิ่งเฉพาะแบบบล็อกโหลดและตู้รถไฟจะไม่กลับทิศทางโดยปกติ[ 4 ]การวางสายไฟไว้ด้านใดด้านหนึ่งช่วยหลีกเลี่ยงความจำเป็นที่พนักงานจะต้องก้มตัวลงใต้ข้อต่อ ซึ่งจะเป็นกรณีของการกำหนดค่าปกติที่ท่อและสายไฟไขว้กันอยู่ใต้ข้อต่อ
ความเข้ากันได้
เบรก ECP จากผู้ผลิตที่แตกต่างกันนั้นถูกออกแบบมาให้ใช้งานร่วมกันได้ บริษัท New York Air Brake Company ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองวอเตอร์ทาวน์ รัฐนิวยอร์ก เป็นหน่วยงานหนึ่งของKnorr-Bremse [ 5 ] ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี Wabtec Railway Electronics หรือ WRE ซึ่งเป็นหน่วยงานหนึ่งของWabtec [ 6 ]มีโรงงานอยู่ในเมืองเจอร์มันทาวน์ รัฐแมริแลนด์ และเมืองซีดาร์แรพิดส์ รัฐ ไอโอวา
ในกรณีของทางรถไฟฟอร์เทสคิว เบรก ECP รุ่นใหม่นั้นไม่สามารถใช้งานร่วมกันได้ในหลายด้าน
- ท่อเชื่อมต่อระหว่างตู้รถไฟเป็นเส้นตรงและอยู่ด้านใดด้านหนึ่งของตู้รถไฟเท่านั้น โดยไม่ข้ามไปยังอีกด้านหนึ่งใต้ข้อต่อ
- รถบรรทุกมีด้านเดียว แม้ว่าหัวรถจักรจะมีสองด้านเพื่อความยืดหยุ่น รถบรรทุกมีด้านเดียวเพื่อให้เหมาะกับ เครื่อง เทแบบหมุน[ 7 ]
ลำดับเวลาและตัวอย่าง
พ.ศ. 2511: บริษัทมิตซูบิชิ อิเล็กทริคส่งมอบ "หน่วยควบคุมเบรกไฟฟ้าแบบ MBS" สำหรับรถไฟฟ้า EMU รุ่น 7000 และ 8000 ของรถไฟใต้ดินเทศบาลโอซาก้า[ 8 ]
1971: รถไฟ EMU ซีรีส์ TRTA 6000สำหรับสายรถไฟใต้ดินชิโยดะใช้ระบบ ECP ร่วมกับระบบเบรกแบบสร้างพลังงานกลับคืน (regenerative brake system ) แบบวงจรชอปเปอร์
ปี 1982: รถไฟ EMU ซีรีส์ 200ของสายโทโฮคุชินคันเซ็นและโจเอ็ตสึชินคันเซ็น (รถไฟหัวกระสุน) เป็นตัวอย่างแรกของการนำระบบ ECP มาใช้กับรถไฟความเร็วสูงในญี่ปุ่น
ทศวรรษ 1990: การทดลองใช้งานครั้งแรกบนเส้นทาง BN บริษัท TSM แห่งแคนซัสซิตี้ ดำเนินการเดินรถไฟขนส่งถ่านหินและสินค้าแบบผสมผสานมากกว่าแปดขบวน โดยใช้ระบบควบคุมการเดินรถอิเล็กทรอนิกส์ "EABS" ECP สำหรับ BN, CP และ Amtrak บริษัท TSM ถูกซื้อกิจการโดย Wabco ในปี 1998
11 ตุลาคม พ.ศ. 2550: รถไฟ Norfolk Southern ขบวน แรกที่ติดตั้ง ECP ในสหรัฐอเมริกาเริ่มให้บริการ[ 9 ] [ 10 ]
2007: คาดว่าจะเริ่มทดสอบระบบเบรก ECP บนเส้นทางขนส่งสินค้าหนัก Richards Bay ของ Spoornet ใน แอฟริกาใต้ เพื่อให้บริการในปี 2009 [ 11 ] [ 12 ]
24 มกราคม 2551: การทดลองครั้งแรกบนBNSF [ 13 ] BNSF ปรับปรุง รถขนถ่านหิน Powder River Basin จำนวน 300 คัน ด้วยWabtec ECP-4200 [ 14 ]
ระบบเบรก ECP กำลังอยู่ระหว่างการทดสอบในออสเตรเลียเช่นกัน[ 15 ]
พฤษภาคม 2551: เส้นทางรถไฟ Fortescue ใหม่ มี ECP [ 4 ]
กันยายน 2551: บริษัทแคนาเดียนแปซิฟิกเริ่มทดสอบขบวนรถไฟบรรทุกถ่านหินที่ติดตั้งระบบ ECP บนเส้นทางขนส่งถ่านหินในรัฐบริติชโคลัมเบีย
พฤศจิกายน 2551: ตามรายงานของRailway Gazette International [ 16 ]ระบบทั้งสองจาก NYAB และ Wabtec ควรจะใช้งานร่วมกันได้ แต่การทดสอบเพื่อยืนยันเรื่องนี้ยังไม่ได้ดำเนินการ กฎของรัฐบาลกลางจำกัดการตรวจสอบเบรกอากาศปกติไว้ที่ 1,600 กิโลเมตร แต่ด้วย ECP จะเพิ่มขึ้นเป็น 5,600 กิโลเมตร ทำให้สามารถเดินทางไปกลับจากชายฝั่งหนึ่งไปยังอีกชายฝั่งหนึ่งได้ในการตรวจสอบเพียงครั้งเดียวที่ฐานทัพ
สิงหาคม 2555 ทางรถไฟ ริโอทินโต - ตู้รถไฟบรรทุกแร่เหล็กทั้งหมด 7,500 ตู้
2013, Aurizon 3 จำนวน 12 x 6000หัวรถจักรและรถบรรทุกถ่านหิน[ 17 ]
เมษายน 2557 รถบรรทุกถ่านหินXstrata ทุกรุ่น
เมษายน 2557 รถบรรทุกถ่านหินPacific National [ 17 ]
พลังงานแบบกระจาย
ระบบจ่ายไฟแบบกระจาย (Distributed Power) คือระบบที่หัวรถจักรถูกเชื่อมต่อกันตรงกลางและ/หรือท้ายขบวนรถไฟขนาดใหญ่ และควบคุมจากระยะไกลผ่านทางวิทยุจากหัวรถจักรที่อยู่ด้านหน้า ข้อดีอย่างหนึ่งคือช่วยลดแรงกดจากการเชื่อมต่อในขบวนรถไฟที่ยาวและหนัก นอกจากนี้ สายไฟ ECP ยังสามารถใช้ควบคุมหัวรถจักรที่อยู่ตรงกลางเหล่านี้ได้ด้วย
พารามิเตอร์
- มาตรฐาน: สมาคมทางรถไฟอเมริกัน S-4200 [ 18 ]
- ความยาวของขบวนรถไฟ: สูงสุด 3,700 เมตร (12,000 ฟุต)
- ตู้รถไฟ (อุปกรณ์เครือข่าย): 180
- ระบบจ่ายไฟแบบใช้สาย (WDP): 230 โวลต์ DC
ระเบียบข้อบังคับ
ในปี 2557 สำนักงานบริหารทางรถไฟแห่งสหรัฐอเมริกาเสนอให้บังคับใช้ระบบเบรกอิเล็กทรอนิกส์กับรถไฟที่บรรทุกวัสดุอันตรายรัฐบาลทรัมป์ได้ยกเลิกกฎที่เสนอดังกล่าวหลังจากที่ได้รับการแก้ไขและลดทอนความเข้มงวดโดยกลุ่มล็อบบี้ในปี 2560 [ 19 ]
ดูเพิ่มเติม
- ระบบเบรกควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ - สำหรับรถยนต์บนท้องถนน
- หัวฉีดแบบควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์
ลิงก์ภายนอก
- รายงาน FRA
- รายงาน EEX (ออสเตรเลีย) เก็บถาวรเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2556 ที่Wayback Machine