การควบคุมรถไฟหลายขบวน

การควบคุมขบวนรถไฟแบบหลายยูนิตหรือเรียกย่อว่ามัลติยูนิตหรือMUคือวิธีการควบคุมอุปกรณ์ขับเคลื่อนทั้งหมดในขบวนรถไฟ พร้อมกัน จากจุดเดียว ไม่ว่าจะเป็นขบวน รถไฟ แบบหลายยูนิต ที่ประกอบด้วยรถโดยสาร ที่ขับเคลื่อนด้วยตนเองหลายคันหรือชุดหัวรถจักร โดยใช้เพียงสัญญาณควบคุมเดียวส่งไปยังแต่ละยูนิต ซึ่งแตกต่างจากระบบที่มอเตอร์ไฟฟ้าในยูนิตต่างๆ เชื่อมต่อโดยตรงกับแหล่งจ่ายไฟที่ควบคุมด้วยกลไกควบคุมเพียงตัวเดียว ทำให้ต้องส่งกำลังขับเคลื่อนทั้งหมดผ่านขบวนรถไฟ
ในสหรัฐอเมริกาชุดของยานพาหนะที่อยู่ภายใต้การควบคุมหลายหน่วยเรียกว่าขบวน รถ [ 1 ]
ต้นกำเนิด

ระบบควบคุมขบวนรถไฟแบบหลายตู้ถูกนำมาใช้ครั้งแรกในรถไฟไฟฟ้าแบบหลายตู้ในช่วงทศวรรษ 1890
รถไฟลอยฟ้าลิเวอร์พูล
รถไฟลอยฟ้าลิเวอร์พูลเปิดให้บริการในปี พ.ศ. 2436 โดยใช้รถไฟฟ้าแบบสองตู้[ 2 ]ตัวควบคุมในห้องคนขับที่ปลายทั้งสองด้านจะควบคุมกระแสไฟฟ้าไปยังมอเตอร์บนรถทั้งสองคันโดยตรง[ 3 ]
แฟรงค์ เจ. สปราก
ระบบควบคุมการขับเคลื่อนแบบหลายยูนิตได้รับการพัฒนาโดยแฟรงค์ สปรากและนำไปใช้งานและทดสอบครั้งแรกบนทางรถไฟยกระดับเซาท์ไซด์ (ปัจจุบันเป็นส่วนหนึ่งของรถไฟชิคาโก 'L' ) ในปี 1897 ในปี 1895 แฟรงค์ สปราก ได้คิดค้นตัวควบคุมแบบหลายยูนิตสำหรับการเดินรถไฟไฟฟ้า โดยต่อยอดจากการประดิษฐ์และการผลิตระบบควบคุมลิฟต์กระแสตรงของบริษัทของเขา ซึ่งช่วยเร่งการก่อสร้างทางรถไฟไฟฟ้าและระบบรถรางทั่วโลก รถแต่ละคันมีมอเตอร์ขับเคลื่อนของตัวเอง โดยใช้รีเลย์ควบคุมมอเตอร์ในแต่ละคันที่ได้รับพลังงานจากสายไฟของรถคันหน้า ทำให้มอเตอร์ขับเคลื่อนทั้งหมดในขบวนรถถูกควบคุมพร้อมกัน
การใช้งานหัวรถจักร

ระบบ MU ของ Sprague ถูกนำมาใช้กับหัวรถจักรดีเซลไฟฟ้าและหัวรถจักรไฟฟ้าในช่วงทศวรรษ 1920 อย่างไรก็ตาม การเชื่อมต่อควบคุมในยุคแรกนั้นใช้ระบบนิวแมติกทั้งหมด ในปัจจุบัน ระบบควบคุม MU ที่ทันสมัยใช้ทั้งส่วนประกอบนิวแมติกสำหรับการควบคุมเบรก และส่วนประกอบไฟฟ้าสำหรับการตั้งค่าคันเร่ง การเบรกแบบไดนามิก และไฟแสดงข้อผิดพลาด
ในยุคแรกเริ่มของการเชื่อมต่อรถไฟดีเซลไฟฟ้าแบบหลายยูนิต (MU) มีระบบมากมายหลายแบบ บางระบบสามารถใช้ร่วมกันได้ แต่บางระบบก็ใช้ไม่ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อส่งมอบครั้งแรกรถไฟรุ่น F หลายคัน ไม่มีสายเคเบิล MU ที่ด้านหน้า ทำให้สามารถเชื่อมต่อแบบ MU ได้เฉพาะทางด้านหลังของหัวรถจักรเท่านั้น นั่นหมายความว่า หากขบวนรถไฟต้องการหัวรถจักร 4 คัน และมีรถไฟรุ่น A 4 คันแต่ไม่มี รถไฟรุ่น Bขบวนรถไฟนั้นจะต้องใช้พนักงานขับรถไฟ 2 ชุด เนื่องจากรถไฟรุ่น A ทั้ง 4 คันไม่สามารถควบคุมแบบหลายยูนิตได้ ยกเว้นแบ่งเป็น 2 กลุ่ม กลุ่มละ 2 คัน
คำศัพท์ที่ใช้ในอเมริกาเหนือ ได้แก่ ยูนิต A และยูนิต B โดยที่ยูนิต B หรือ "บูสเตอร์" ไม่มีห้องควบคุม; สลัก ( slug)สำหรับยูนิต B ที่มีมอเตอร์ขับเคลื่อนซึ่งรับพลังงานจากยูนิต "แม่" ผ่านการเชื่อมต่อเพิ่มเติม; และ โค-คาว-คาลฟ์ ( cow–calf)สำหรับ หัวรถ จักรสับเปลี่ยนหัวรถจักรควบคุมระยะไกลที่มีรถควบคุมนั้นมีระบบควบคุมระยะไกลแต่ไม่มีอุปกรณ์ขับเคลื่อน
ปัจจุบัน หัวรถจักรดีเซลสมัยใหม่ส่วนใหญ่ได้รับการติดตั้งอุปกรณ์สำหรับการใช้งานแบบ MU ซึ่งช่วยให้สามารถควบคุมขบวนรถจักร (ชุด) ได้จากห้องคนขับเพียงห้องเดียว การเชื่อมต่อแบบ MU ไม่ได้มีการกำหนดมาตรฐานระหว่างผู้ผลิตทั้งหมด จึงจำกัดประเภทของหัวรถจักรที่สามารถใช้ร่วมกันได้ อย่างไรก็ตาม ในอเมริกาเหนือมีการกำหนดมาตรฐานในระดับสูงระหว่างทางรถไฟและผู้ผลิตทั้งหมด โดยใช้ ระบบ สมาคมทางรถไฟอเมริกัน (AAR) ซึ่งอนุญาตให้หัวรถจักรสมัยใหม่ใดๆ ในอเมริกาเหนือสามารถเชื่อมต่อกับหัวรถจักรสมัยใหม่อื่นๆ ในอเมริกาเหนือได้[ 4 ]ในสหราชอาณาจักร มีการใช้ ระบบ MUที่ไม่เข้ากันหลาย ระบบ (และหัวรถจักรบางประเภทไม่เคยได้รับการติดตั้งสำหรับการใช้งานแบบ MU) แต่หัวรถจักรดีเซลสมัยใหม่ที่ใช้ในทางรถไฟของอังกฤษส่วนใหญ่ใช้ระบบ มาตรฐาน ของสมาคมทางรถไฟอเมริกัน
ระบบ MU ของหัวรถจักรสมัยใหม่สามารถสังเกตได้ง่ายจากสายเคเบิล MU ขนาดใหญ่ที่อยู่ทางด้านขวาและด้านซ้ายของข้อต่อการเชื่อมต่อโดยทั่วไปประกอบด้วยท่ออากาศหลายท่อสำหรับควบคุม ระบบ เบรกอากาศและสายไฟฟ้าสำหรับควบคุมอุปกรณ์ขับเคลื่อน ท่อที่ใหญ่ที่สุดซึ่งอยู่ถัดจากข้อต่อคือท่อเบรกอากาศหลักหรือ "ท่อรถไฟ" ท่อเพิ่มเติมเชื่อมต่อคอมเพรสเซอร์อากาศบนหัวรถจักรและควบคุมเบรกบนหัวรถจักรอย่างอิสระจากส่วนที่เหลือของขบวนรถไฟ บางครั้งอาจมีท่อเพิ่มเติมที่ควบคุมการพ่นทรายลงบนรางรถไฟ
ด้วยระบบจ่ายกำลังแบบกระจาย ทำให้ขบวนรถไฟยาวๆ เช่น ขบวนรถไฟขนแร่ในเหมืองแร่ อาจมีหัวรถจักรอยู่ที่ปลายทั้งสองด้านและในตำแหน่งกลางๆ ของขบวนรถ เพื่อลดภาระการลากสูงสุด หัวรถจักรเหล่านี้มักถูกควบคุมด้วยวิทยุจากหัวรถจักรนำหน้าโดยใช้ ระบบ Locotrol หัวรถจักรควบคุมระยะไกลเช่น หัวรถจักรสำหรับสับเปลี่ยนรางในลานจอดรถไฟ อาจถูกควบคุมโดยผู้ควบคุมที่อยู่กับที่ ระบบควบคุมระยะไกลประเภทนี้มักใช้มาตรฐาน AAR MU ซึ่งช่วยให้หัวรถจักรใดๆ ที่ใช้มาตรฐาน AAR MU สามารถเชื่อมต่อกับตัวรับสัญญาณควบคุมได้อย่างง่ายดาย และสามารถควบคุมจากระยะไกลได้
การใช้งานรถไฟโดยสาร

รถไฟไฟฟ้าและรถไฟดีเซลสมัยใหม่มักใช้ข้อต่อ แบบพิเศษ ที่ให้การเชื่อมต่อทางกล ไฟฟ้า และลมระหว่างตู้โดยสาร ข้อต่อเหล่านี้ช่วยให้สามารถเชื่อมต่อและตัดการเชื่อมต่อรถไฟได้โดยอัตโนมัติโดยไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงจากมนุษย์บนพื้นดิน
มีการออกแบบข้อต่อแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบอยู่ไม่กี่แบบที่ใช้กันทั่วโลก รวมถึงข้อต่อ Scharfenberg , ข้อต่อแบบไฮบ ริด หลายแบบ (เช่นTightlockที่ใช้ในสหราชอาณาจักร), ข้อต่อ Wedglock , ข้อต่อ Dellner (มีลักษณะคล้ายกับข้อต่อ Scharfenberg ) และข้อต่อ BSI
เทคโนโลยีควบคุมหลายจุดยังถูกนำมาใช้ในรถไฟแบบผลัก-ดึงที่วิ่งโดยมีหัวรถจักรมาตรฐานอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งเท่านั้น สัญญาณควบคุมจะได้รับจากห้องคนขับตามปกติ หรือจากตู้ควบคุมที่ปลายอีกด้านหนึ่งซึ่งเชื่อมต่อกับหัวรถจักรด้วยสายเคเบิลผ่านตู้โดยสารกลาง
ในสหรัฐอเมริกาแอมแทร็กมักจะใช้หัวรถจักรดีเซลหนึ่งถึงสามคันในเส้นทางนอกเขตภาคตะวันออกเฉียงเหนือโดยมีผู้ควบคุมเพียงคนเดียว
ในรถรางไฟฟ้า

ในสหภาพโซเวียตจำเป็นต้องเพิ่มขีดความสามารถในการขนส่งสาธารณะ แต่ภาคอุตสาหกรรมในประเทศยังไม่พัฒนาเพียงพอที่จะตามทันกระแสโลก เช่น การผลิตรถรางไฟฟ้า แบบต่อพ่วง ซึ่งคันแรกคือ SVARZ-TS ที่สร้างขึ้นระหว่างปี 1959 ถึง 1967 จนกระทั่งปี 1963 จึงมีการผลิตรถรางไฟฟ้าแบบต่อพ่วงรุ่นต่อไปคือZiU-683 [ 5 ] ดังนั้นในช่วงเวลานี้ เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้โดยสาร จึงเริ่มมีการวิจัยเพื่อผลิตรถรางไฟฟ้าแบบต่อพ่วงหลายคัน ซึ่งได้เริ่มใช้งานจริงในกรุงเคียฟเมื่อวันที่ 12 มิถุนายน 1966 ระบบนี้ได้รับการออกแบบโดยวิศวกรชาวยูเครน Volodymyr Veklych และต่อรถรางไฟฟ้าMTB-82D สองคันเข้าด้วยกัน [ 6 ]แม้ว่าเมืองอื่นๆ จะพยายามออกแบบระบบที่คล้ายกัน แต่โซลูชันของพวกเขามักส่งผลให้มอเตอร์ขับเคลื่อนสึกหรออย่างรวดเร็ว เนื่องจากยานพาหนะไม่ได้ถูกออกแบบมาเพื่อใช้งานในลักษณะดังกล่าว[ 5 ]
ดังนั้นสิ่งประดิษฐ์ของเวคลิชจึงถูกนำไปใช้โดยบริษัทรถโดยสารไฟฟ้าหลายแห่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในโดเนตสก์ เคอร์ซอนมิโคเลาอีฟมินสก์ทาลลินน์ริกาเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กโนโวซีบีร์สค์และเมืองอื่นๆ อีกมากมาย
การออกแบบข้อต่อหมุนนั้นคล้ายกับรถรางที่มีก้านและบานพับ รถรางไฟฟ้าทั้งสองคันจะมีมอเตอร์และเบรกที่ควบคุมโดยคนขับที่ด้านหน้า[ 5 ]นอกจากนี้ยังช่วยให้สามารถเชื่อมต่อและแยกออกจากกันได้ภายใน 3–5 นาที ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้เมื่อสิ้นสุดชั่วโมงเร่งด่วน รถรางไฟฟ้าสามารถแยกออกเป็นสองคันได้อีกครั้ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีรถรางไฟฟ้าและไฟฟ้าจำนวนมาก จึงไม่ค่อยมีความจำเป็นต้องทำเช่นนั้น[ 5 ]
เมื่อรถรางไฟฟ้า MTB-82ถูกปลดระวางระบบก็ถูกปรับให้เข้ากับSkoda 9TrและZiU-5 ด้วยเช่นกัน เนื่องจากไม่มีความจำเป็น ระบบการแยกส่วนอย่างรวดเร็วจึงถูกยกเลิก ตั้งแต่ปี 1973 รถรางไฟฟ้าในริกาก็ใช้การเชื่อมต่อของรถรางไฟฟ้า Skoda 9Tr เช่นกัน ซึ่งจะเป็นรถรางไฟฟ้า Skoda ที่เชื่อมต่อกันยาวนานที่สุด โดยใช้งานจนถึงปี 2001 ในปี 1976 มีการทดสอบการเชื่อมต่อรถรางไฟฟ้าสามคันในเคียฟ แต่เนื่องจากมีการขนส่งเพียงพอ จึงไม่ได้รับการพัฒนาต่อ เมื่อเปลี่ยนไปใช้รถรางไฟฟ้ารุ่นต่อไปคือZiU-682การเชื่อมต่อเหล่านี้จึงมีความจำเป็นอีกครั้งสำหรับการขนส่งที่มีความจุสูงขึ้น เนื่องจากรุ่นแบบข้อต่อประสบปัญหาล่าช้าอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าจะมีการสร้างรถไฟ 810 ขบวนในสาธารณรัฐโซเวียตต่างๆ แต่ก็ไม่มีขบวนใดเหลือรอดในสภาพดั้งเดิมเลย[ 5 ]
ตลอดระยะเวลาการใช้งาน การนำรถรางไฟฟ้ามาใช้ได้ถูกนำมาใช้ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์กโอ เดส ซาโดเนตสก์ [ 7 ] ซามารา [ 8 ] โนโวซีบีร์สค์[ 9 ]ออมสค์ [ 10 ] ดนีโปรคา ร์ คิฟ มอสโกเคเมโรโวซูมีเช ลยาบิน สค์ นิโคลาเยฟและคราสโนดาร์[ 5 ]
ดูเพิ่มเติม
- หัวรถจักรดีเซล
- ระบบการทำงานแบบหลายอุปกรณ์ (สหราชอาณาจักร) (ระบบที่ใช้ในสหราชอาณาจักร)
- ระบบผลัก-ดึง (โหมดการทำงานสำหรับรถไฟที่ใช้หัวรถจักรลาก)
- ระบบเบรกอากาศของรถไฟ
- ระบบเบรกของรถไฟ
ลิงก์ภายนอก
- แฟรงค์ สปราก
- วิวัฒนาการของหัวรถจักรดีเซลในสหรัฐอเมริกา