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先進旅客列車（APT）は、1970年代から1980年代初頭にかけて英国国鉄がウェスト・コースト本線（WCML）で使用するために開発した傾斜式高速列車です。WCMLには多くのカーブがあり、APTはこれらのカーブに対応するためにアクティブ・ティルティングの概念を先駆的に採用しました。この機能はその後、世界中の設計で模倣されています。実験車両であるAPT -Eは、1975年8月10日に時速152.3マイル（245.1 km/h）に達し、英国鉄道の新速度記録を樹立しましたが、1979年12月に営業試作機のAPT-Pが時速162.2マイル（261.0 km/h）を記録し、この記録を塗り替えました。
サービス試作車の開発はゆっくりと進み、1970年代後半になっても設計は10年間も進行中であったが、列車はまだ運行準備が整っていなかった。中止の可能性に直面したBR経営陣は試作車を運行させることを決定し、 1981年12月にロンドン-グラスゴー路線で最初の運行が行われた。試作車には多くの問題があり、どんなに小さな問題でもプログラムへの非難の口実となったため、マスコミの反発を招いた。マスコミでは「乗り心地の悪い列車」や「事故を起こしやすい列車」と呼ばれた。これらの問題に対処するため、APTは運行から外された。[ 1 ] [ 2 ]
問題は解決され、列車は1984年にひっそりと再導入され、はるかに大きな成功を収めた。この頃には、従来のディーゼルエンジンで駆動し、APTのような傾斜機能や性能を持たない競合の高速列車が急速に開発と試験を終え、BRの旅客サービスの基幹を形成していた。当局の誰もが失敗作と揶揄されるこのプロジェクトから距離を置いたため、APTプロジェクトへの支持はすべて崩壊した。量産型であるAPT-Sの計画は放棄され、3編成のAPT-Pは1年強運行された後、1985年から1986年の冬に再び撤退した。3編成のうち2編成は解体され、3編成目の一部は国立鉄道博物館に送られ、APT-Eと合流した。
APTは様々な課題に直面したが、その設計は非常に影響力があり、ペンドリーノなどの他の高速列車に直接的な影響を与えた。APTと並行して行われた電化に関する広範な作業は、後の非傾斜式設計、例えば英国鉄道の91形列車などに効果的に活用された。APTの傾斜システムは、フィアット・フェロビアリアの傾斜式列車の設計を基にアルストムが製造した英国鉄道の390形列車で、ウェスト・コースト本線に再導入された。しかし、APTによって導入された油圧ブレーキシステムなどの特定の機能は、広く採用されていない。
1948年の英国鉄道の国有化後、当時ブリティッシュ・レイルウェイズとして知られていた鉄道は、1950年代から60年代にかけて自動車が急速に普及するにつれ、乗客数の大幅な減少に直面した。1970年までに、乗客数は第二次世界大戦直前の約半分にまで減少した。政府は一定の収益性を維持しようと、1963年の「ビーチング・アックス」の一環として多くの路線の廃止につながる報告書を委託した。この大幅な再編にもかかわらず、組織は依然として戦前の路線、1800年代に遡る経路に基づいて構築されていた。ネットワークの維持は、脱線がますます頻繁になるという問題を引き起こした。
1962年、シドニー・ジョーンズ博士は、1964年に退職したコリン・イングレスの後任としてBRの研究責任者に就任させることを最終的な目的として、RAEファーンバラの兵器部門から引き抜かれた。 [ 3 ]脱線問題を調査した結果、問題の多くはハンチング振動と呼ばれる問題に起因することが判明した。これは鉄道業界ではよく知られていたが、高速走行時のみ発生する傾向があった。BRネットワークでは、特に車輪が摩耗した貨車で、時速20マイル（32 km/h）という低速でも発生していた。[ 4 ]ジョーンズは、ハンチング振動は空気力学で遭遇する空力弾性フラッターの問題に似た現象であると確信し、航空分野から調査員を雇うことにした。[ 3 ]
1962年10月、アラン・ウィッケンズがその職に就いた。ウィッケンズは動力学の専門家で、以前はアームストロング・ホイットワースでシー・スラッグ・ミサイルに携わり、その後モントリオールのカナディアでしばらく勤務した後、イギリスに戻りブルー・スティール・ミサイル計画に参加した。[ a ]後継機のブルー・スティールIIが米国設計のスカイボルトに取って代わられ中止になったとき、ウィッケンズは「先行きが見えない」と感じてAVローを辞めた。彼はBRの求人広告に応募し、面接で鉄道台車の設計については知識がなく、ほとんど興味がないと答えた。後にこれが彼が採用された理由であることが明らかになった。[ 5 ]
その後数年間、ウィッケンスのチームは、レール上の鋼製車輪のダイナミクスに関するこれまでで最も詳細な研究とされるものを実施しました。1930年のFWカーターによる未完成の研究から始め、チームは従来の2軸台車を研究し、ジョーンズが疑っていたように、問題は動的不安定性であることをすぐに発見しました。この研究から、ハンチングが問題となる臨界速度の概念が生まれました。[ 6 ]この研究はその後、BR貨物ネットワークで使用されていた独自の2軸台車なし車両設計に拡張され、そこでは車両全体のダイナミクスによって問題がさらに複雑化されました。[ 3 ]
ウィッケンスは、適切に減衰されたサスペンションシステムによってこの問題を解消できると結論付けた。重要な認識は、サスペンションは、リーフスプリングに基づいていた過去のように垂直であるだけでなく、小さな変位が振動を引き起こすのを避けるために水平でもある必要があるということだった。コンピュータを使用して動きをシミュレートし、任意の速度で問題を回避するためにどれだけの減衰が必要かのルールを開発した。[ 7 ] 1964年までに、この研究は最初の高速貨物車両HSFV-1を生み出した。これは、時速140マイル（225 km/h）までの速度で安全に走行できる台車のない貨車である。[ 6 ]同じ研究では、ダイナミクスの観点から達成可能な速度に実際的な上限はなく、最大性能の制限は、牽引力や線路の摩耗などの他の要因によるものであることが示唆された。最終的に、1976年まで6つのHSFV設計のシリーズがテストされ、[ 8 ]最後のHSFV-6がその年に運用を開始した。[ 9 ]
この期間中、BRの旅客事業部は、鉄道が道路や航空と競争できるのは列車の速度を上げた場合のみであるとする報告書を作成した。イースト・コースト本線にブリティッシュ・レールのクラス55「デルティック」機関車を導入したことによる乗客数の増加と、WCMLの電化によって所要時間が20～30%短縮された効果を研究し、速度が1マイル/時（1.6 km/h）上がるごとに乗客数が1%増加すると結論付けた。この基本的な法則は、1964年から東京-大阪新幹線が大成功を収めて運行された日本で明らかに証明された。[ 6 ]
新幹線は、高速走行専用の新線を敷設することで、時速125マイル (201 km/h)もの高速でスムーズな乗り心地を提供しました。BR で最も利用されていた路線である WCML は、ロンドンとマンチェスターの間で年間約 600 万人の乗客を抱えていましたが、東京-大阪間の 1億2000 万人とはかけ離れていました。このような乗客数では、高速利用のための新線建設に資金を投入することは非常に困難でした。[ 6 ]これは、既存の路線には多くのカーブがあり、高速でカーブを曲がると横方向の力が加わり歩行が困難になり、テーブルから物が床に落ちるため、この路線での高速運行には問題となりました。
この問題に対する従来の解決策は、レールをカーブ側に傾けることであり、これはカントまたはカントとして知られています。これにより、横方向の力が床面とより一直線になり、横方向の力が軽減されます。カント量が大きいほど建設や維持が難しくなり、また、低速走行車両やカーブ内で列車が停止する可能性（どちらの場合も、結果としてカーブの内側に力が加わり、カント過剰と呼ばれる状態になります）に対応する必要があるため、長年の経験から、混合交通のある路線に適用できるカントの最大量は6.5度であることがわかっています。[ 10 ]
WCMLで一般的に見られる曲線半径を考慮すると、これは、許容される最大の傾斜量を適用しても、過剰な横方向の力が再び発生することなく、速度を100 mph (161 km/h)の範囲を大幅に超えることはできないことを意味していました。速度を制限する最初の要因は脱線や転覆に対する安全性ではなく、乗客の快適性だけであるため、速度をさらに上げるための解決策は、列車の車体も傾けることです。これは車輪とレールのレベルで作用する力には影響しませんが、速度をさらに上げても、客室内で発生する横方向の力を快適なレベルに保ちます。
タルゴは1950年代後半に、傾斜式客車の最初の実用的な設計を発表しました。これは、列車車両の間に単一の台車を配置し、台車を中心としたAフレームから車体を吊り下げ、上部付近にピボットを設けるというものでした。列車がカーブを曲がると、遠心力によって車体が振り子のように外側に揺れ、自然に適切な傾斜角度に達します。しかし、このシステムでは、カーブに入ってから車体が外側に揺れるまでに明らかな遅延があり、その後、適切な角度を超えて揺れ、適切な角度に落ち着くまで短時間振動しました。操車場のように一連のカーブを通過する際には、車体が危険なほど揺れる傾向がありました。1970年代のUAC TurboTrainなどのいくつかの半実験的な設計ではこの方式が採用されましたが、この概念は広く普及しませんでした。[ 6 ]
1964年、BRの以前は分散していた研究グループのいくつかが、新しいダービー研究部門に組織されました。ウィッケンズのHSFVの最終的な開発はここで行われていました。[ 11 ]最初は、高速列車が支持されるかどうかについて議論がありました。1963年のビーチング・アックスの後、政府がどの程度の規模のネットワークを支持する意思があるのか、また、新しい設計は、いずれにせよ老朽化したデルティックを置き換えるために新しい機関車が必要となる高速都市間サービスを目指すべきか、それとも郊外でのパフォーマンスを向上させるためのよりシンプルなシステムを目指すべきかは明らかではありませんでした。
1965年、ウィッケンスはオランダ人エンジニアのAJイスペールトをインターンとして雇い、アクティブ傾斜システムの初期作業を任せた。[ 5 ]これは、受動的な振り子のようなタルゴシステムに代わり、油圧シリンダーを使用して車両を適切な角度に素早く移動させ、揺れることなくその角度に保持するシステムとなる。BRでの使用における大きな利点は、回転中心が車両の上部ではなく中央を通ることができるため、全体の動きがより小さな英国の車両限界内に収まることである。[ 5 ]イスペールトは1966年8月にこのコンセプトに関するレポートを提出した。[ 11 ]
ウィッケンスは、BRの単軸サスペンションシステムは高速走行時の抵抗が少なく、軽量であるため従来の二軸台車よりも高速走行時の安定性が高いと指摘した。1966年11月、彼は高速旅客車両[ 11 ]の製造と試験のための2年間のプログラムを求める報告書を作成した。これは基本的にHSFV-1のような実験車両だが、貨物用ではなく旅客用である。当初の計画では、サスペンションと傾斜システムを高速でテストするために、1つのダミーボディと2つの台車が必要だった。彼らは最大傾斜角度を9度に設定し、これは下にあるレールベッドの任意の傾斜に追加できるものだった。[ 5 ]
設計プログラムはマイク・ニューマンの指揮下で組織され、アラステア・ギルクリストが研究部門を率いた。ニューマンは、1両の車両では列車が完全なユニットとしてどのように動作するかといった実際的な疑問に答えることは難しく、ダミーの車体では傾斜機構がキャビン内に突き出ることなく床下に実際に構築できるかどうかという疑問に答えることはできないと指摘した。そこで、同年11月、ニューマンとウィッケンスは、傾斜システムを研究するだけでなく、実際の路線で研究することを設計目標として、完全な実験列車の計画を作成した。[ 5 ] [ 11 ]
ウィッケンズは計画をシドニー・ジョーンズに持ち込み、ジョーンズはすぐにそのアイデアを採用した。彼らは性能目標を、ちょうどいいキリの良い数字である時速250km （時速155マイル）に設定した。単に速度を上げるだけでなく、移動時間を短縮するというBRの経営目標に沿って、列車がカーブを40%速く曲がることも要求した。[ 12 ]彼らはこの提案を先進旅客列車と名付けた。ジョーンズはこの提案をBR会長のスタンレー・レイモンドに持ち込み、レイモンドはそのアイデアを気に入った。しかし、取締役会はそれを開発するための十分な資金を提供できず、ジョーンズに追加資金を求めて運輸省に働きかけるよう勧めた。[ 5 ]
ジョーンズはそうし、その後2年間ホワイトホールの廊下を歩き回り、次々に公務員が素晴らしいアイデアだと同意するものの、それを承認するのは実際には別の人の仕事だと同意した。何度も拒否されたにもかかわらず、ジョーンズは、特に政府主任科学者のソリー・ザッカーマン[ 6 ]とともに、鉄道研究というテーマ全体のための安定した資金システムを整えるために粘り強く努力した。これは最終的に、運輸省と英国鉄道委員会の共同プログラムとして、費用を50:50で分担する形で実現した。このプログラムは1969年1月から1985年3月までの16年間実施された。最初の2つのプログラムはAPTと列車制御プロジェクトであった。[ 13 ]
APTに関するジョーンズの多くの目標の1つは、線路への摩耗を増やさないことだった。レール床にかかる瞬間的な負荷は速度の2乗に比例するため、列車の速度が速くなれば、線路の摩耗が大幅に増加する。この影響を相殺するには、列車が厳しい重量制限を満たす必要があり、単純に重すぎる従来のディーゼルエンジンを使用する可能性は排除された。チームは解決策としてガスタービン動力を選択し、当初はロールス・ロイス・ダートを検討した。[ 6 ]
資金が確保された時点で、いくつかの設計ノートはまだ最終決定されていなかったため、プロジェクト定義段階に時間をかけるために、タイムラインは1971年7月まで延長された。1969年5月までにこれらの問題は解決され、最終設計が明らかになった。実験列車は4両編成で、両端に動力車2両、その間に実験的な計測・記録システムを搭載した客車2両が配置される予定だった。ジョーンズが資金を調達している間に、トラック用にレイランド社が製造した実験用エンジンが利用可能になった。これははるかに安価になるように設計されていた。ダートは廃止され、動力は各動力車に搭載された4基の300馬力（220kW ）のレイランド2S/350ガスタービンと、客車内の機器に電力を供給する発電機に接続された5基目のタービンによって供給されることになった。[ 14 ]試験期間中、エンジンは徐々に330馬力（250kW ）にアップグレードされた。[ 15 ]
さまざまな伝達システムを何か月も研究した後、定義フェーズの時間が終わりに近づき、最終的にディーゼル電気機関車のような電気伝達方式を使用することに決定しました。[ 14 ]最終的に、スケジュールのプレッシャーにより、車両間に単一の連接台車を使用せず、各車両に2つの従来型台車を使用することに決定しました。[ 14 ]ウェストランド・ヘリコプターズから最近採用されたジム・ワイルドハマーは、旅客車両で使用されているセミモノコック構造の代わりに、溶接鋼管をベースにした動力車用のスペースフレームボディを設計しました。[ 16 ]
設計の各部分に関する契約は 1969 年 7 月に送付された。ホーカー シドレー ダイナミクスはサスペンションとブレーキ システムの契約を獲得し、GECとイングリッシュ エレクトリックはトレーラー カーの契約を獲得した。この時点で、エンジンについては既にレイランドが選定されていた。[ 16 ]時間が経つにつれて、これらの契約のいくつかは撤回され、チームは設計を社内で行うことになり、1970 年 2 月にホーカー シドレーとのサスペンション契約はキャンセルされた。台車の設計は引き継がれ、物理的な製造はブリティッシュ レール エンジニアリングに委託され、動力車の製造はメトロ キャメルに委託された。[ 16 ]
この作業が進められている間に、設計のための体験型施設の建設も開始されました。ダービー研究所のメインオフィスの裏手、ケルビンハウスに位置するこの新しい施設には、エンジンのテスト用ローラーリグ、ブレーキダイナモメーター、サスペンションと傾斜システムのテスト用各種テストリグが含まれていました。新しい研究所は1970年10月26日に開設されました。さらに、メルトン・モウブレイとエドウォルトンの間の13.25マイル（21.32km ）の線路区間がテストトラックとして購入されました。これは元々ノッティンガムへの本線でしたが、ビーチング・アックスの後、不要になりました。この区間には3マイル（4.8km ）の直線区間、多くのカーブ、そして空力テストに役立ついくつかの狭いトンネルがありました。オールド・ダルビーのこの線路沿いに一連の保守施設が建設され、線路全体がオールド・ダルビー・テストトラックとして知られるようになりました。[ 16 ]
列車の建設は比較的簡単だったが、電力および制御システムでより深刻な問題がいくつか発生した。そのため、動力のない未完成のフレームワークとして2両の動力車を追加で製造することが決定された。これらの車両は、代わりに従来の機関車によって牽引され、車両の傾斜およびブレーキシステムとダイナミクスに関するデータを提供する。追加の2両の契約は1970年4月14日に送付され、1971年9月に初めて運行された。「POP」という名前が付けられたが、これは「power-zero-power」の頭文字であり、中央に客車がなく、動力車2両のレイアウトを示している。[ 16 ]
動力車にスペースフレーム設計を採用したことは幸運だった。建設中に、技術者たちは車内の様々な要素の配置が動的に不安定になると判断した。部品を広げるためのスペースがもっと必要だったため、動力車の長さをほぼ2倍にすることにした。これは簡単にできることがわかった。メトロ・キャメルで既に建設中のフレームに鋼管のセクションを追加するだけで、建設にはほとんど影響がなかった。[ 16 ]
POP 車両は外装がなく、スペース フレームの上にバラストを載せて、将来の設計のさまざまな部分をシミュレートしていました。「POP」という頭字語は、客車が追加されて 3 両編成の列車になったときにすぐに不正確になり、その時点で動力車にも車体が取り付けられました。POP はその寿命の間に、さまざまな台車設計の試験など、多くの変更を受けました。[ 5 ]
POPが基本概念を実証している間、ダービー研究所では試験列車の製作が続けられた。1971年末までに、この編成は正式な命名式を行うのに十分なほど完成し、APT-E（Experimentalの略）と命名された。1972年7月25日、ダービーからダフィールドまで初の低速走行を行った。ダフィールドに到着すると、ASLEF組合は直ちにこの列車を「ブラックリスト」に載せ、組合員が列車に関わるいかなる作業も行うことを禁じた。彼らの不満は、APT-Eには運転士席が1つしかなく、これはBRが単独運転士列車に移行している証拠だと彼らが考えたことだった。親切な検査官が夜間にチームが列車をダービーまで戻すのを手伝った。この一件は1日限りの全国ストライキに発展し、APT-Eプロジェクト全体の費用を上回る損失をもたらした。[ 6 ]
この時点でPOPには多くの問題が明らかになっており、技術者たちは設計の大幅な見直しに着手する機会を得た。主な問題は、非駆動台車の設計で、安定性がなく高速走行に使用できなかった。動力車1台は研究所に保管され、もう1台と2台の客車は改造のため近隣のダービー工場に送られた。主な変更点は、動力車の剛性を高め、問題のある台車をモーターを取り外した動力台車に交換することであった。その他の変更点としては、信頼性の問題からタービンからセラミック製熱交換器を取り外したが、これにより燃料消費量が劇的に増加し、VIP用に客車に小さな座席エリアを追加したことが挙げられる。[ 17 ]
高速鉄道に関する契約交渉は1973年の夏に終了し、ちょうど1973年8月に改造された3両編成のAPT-Eが工場から出てきた。その後、この列車は8ヶ月にわたる一連の試験を開始し、サスペンション、ブレーキ、カーブ性能、抗力の詳細を調べた。しかし、信頼性に深刻な問題があり、1974年3月に2回目のオーバーホールのために工場に戻された。このオーバーホールの多くの変更点の中には、以前は旅客車両への電力供給に使用されていたタービンを牽引モーターに追加の電力を供給するために切り替え、同時にすべてのタービンをアップグレードされた330馬力（250kW ）バージョンに交換し、車両1両あたりの総出力を1,200馬力から1,650馬力（890kWから1,230kW ）に向上させたことがあった。その他の変更点には、新しいモーターベアリングと、以前研究所で使用されていた2番目の動力車の返却と、同様の改造が含まれていた。[ 17 ]
再建された4両編成の列車は1974年6月に運行を再開した。1975年8月10日、スウィンドンとレディング間の西部地域で時速152.3マイル（245.1 km/h）[ 18 ]を記録し、英国記録を樹立した[ 17 ] 。その後、1975年10月30日には、レスターからロンドン・セント・パンクラスまでのルート記録を58分30秒で樹立し、この曲がりくねったルートを平均時速101マイル（163 km/h）強で走行した[ 17 ] 。また、セント・パンクラス発のミッドランド本線とオールド・ダルビー試験線で広範囲にテストされ、1976年1月には時速143.6マイル（231.1 km/h）の速度を達成した。
APT-Eの試験は1976年に終了し、この1編成の列車は1976年6月11日にヨークの国立鉄道博物館に直接送られた。 [ 17 ]試験中、この列車は約23,500マイル（37,800km ）を走行し、成功とみなされるキャリアを終えたが、この列車が広範囲に試験されたとは言えない。3年間で走行した距離は、平均的な自家用車がその期間に走行する距離よりも短かった。比較すると、ガスタービンで駆動する最初のTGVプロトタイプであるTGV 001は、1972年から1976年の間に320,000キロメートル（200,000マイル）を走行した。 [ 19 ]
APT-E がまだ建設中だった頃、チームは量産バージョンの設計をかなり進めていた。ジョーンズは、1971 年に BR の主任機械技師(CME) に昇進したグラハム・カルダーを味方につけた。当時、彼らは 2 つの新しい実験列車を建造することを構想していた。1 つは基本的にタービン動力の APT-E の延長バージョンで、もう 1 つは同様だが、パンタグラフ(pan)を介して架線から動力を得るものだった。[ 17 ]
POPとAPT-Eからデータが流入するにつれて、設計に多くの変更が加えられた。より問題のある変更の1つは、タービン駆動トラックのコンセプトは経済的に実現不可能であると結論付けたレイランド社がタービン市場から撤退したことだった。同社は、より強力な350馬力（260kW ）バージョンのリリースを含め、プロジェクトへの支援を継続することに同意したが、量産設計では別の解決策を見つける必要があることを明確にした。1972年11月、WCMLでの運用用に4台の電気バージョンと、さらに2台のタービンバージョンを製造する計画に変更された。その時点からタービンバージョンは徐々に遅れ、最終的にキャンセルされた。[ 17 ]
これは結果的に幸運だったのかもしれない。1973年の石油危機により燃料価格が3倍にも高騰し、タービンエンジンは燃費が非常に悪いことで知られていた。ターボトレインは、同じルートを走る従来の列車よりも50～100%多くの燃料を消費した。[ 20 ]レイランド社が熱交換器を使用したことでこの問題は大幅に改善されたが、メンテナンス上の問題が生じた。[ 6 ]
1972年11月に主に電化への移行が決定されたため、ジョーンズは設計を運用に進めるためのより大規模な管理チームの構築を開始した。その結果、1973年4月に設計が研究部門から主任機械電気技師室に移管された。デビッド・ブーコックが率いる両部門の合同チームによってレビューが実施された。[ 21 ]
この見直しの結果、設計にいくつかの追加変更が加えられました。大きな問題は、WCMLの架線が時速200キロメートル（120マイル）を超える速度で線路に大きな波が発生することが最近発見されたことでした。これは数キロメートルの間隔を空けて2本の列車が連続して走る場合には問題になりませんでしたが、両端にパンタグラフがある1本の列車にとっては深刻な問題でした。明らかな解決策は、先頭または後部に1つのパンタグラフを使用し、車両間に電力を供給することでしたが、客車に25 kVの電力が存在することへの懸念から、この選択肢は追求できませんでした。[ 21 ] [ b ]
両方のエンジンを列車の片端に背中合わせに配置することも検討されたが、傾斜機能が作動した状態で列車を高速で押すと、過剰な座屈力が懸念された。そのため、最終的に設計チームはエンジンを列車の中央に背中合わせに配置することにした。[ 21 ] 2台のエンジンは同一で、両方とも電力を拾うためのパンタグラフを備えているが、通常の運転では、2台のエンジンのうち後部のみがパンタグラフを上げ、もう一方のエンジンは屋根に沿った連結器を介して電力が供給される。電力はASEAサイリスタによって直流に変換され、各動力車に搭載された4台の1メガワット（1,300馬力） DC牽引モーターに供給される。牽引モーターは台車から車体内部に移動され、バネ下重量が軽減された。モーターは内部ギアボックス、カルダンシャフト、クイルファイナルドライブを介して動力を伝達した。
APT-Eでの経験から提案されたその他の変更点としては、垂直サスペンションを従来の油圧式ショックアブソーバーからエアバッグに変更し、乗り心地の向上とメンテナンス要件の低減を図ったことが挙げられる。サービス上の理由から、動力車はBo-Bo配置で独自の台車を持つように再設計され、隣接する車両同士を連結し列車を分割しにくくしていた以前の連接式設計とは異なり、列車から容易に取り外せるようになった。客車は連接式設計を維持したが、APT-Eでの経験からいくつかの変更が加えられた。最後に、APT-Eが何度か傾斜した状態で故障したことから、傾斜システムが直立位置に故障するようにするシステムが求められた。[ 21 ]
同じレビューの一環として、チームは最高速度をわずかに下げることで設計上の多くの点が大幅に簡素化され、油圧ブレーキの必要性がなくなることに気づいた。しかし、可能な限り最高の速度を実現するために、当初の仕様で進めることが決定された。政府は8編成の列車の費用の80%を支払うことに同意した。[ 6 ]
この時期に、BR 内の他のグループが APT に反対し始め、単一の設計で実現するにはあまりにも大きなステップだと主張した。彼らは、従来のディーゼルエンジンで駆動し、傾斜機構はないが、最高速度125 mph (201 km/h)で BR ネットワークのどこでも走行できる、はるかにシンプルな設計を提案した。これが 1970 年に高速列車(HST) として登場し、開発は急速に進んだ。[ 6 ] [ 22 ] [ 23 ]
APT プログラムが続くにつれ、経営陣は内紛を始めた。経験豊富な技術リソースは APT プロジェクトから除外され、代わりに APT の従来型のライバルと見なされていたものをできるだけ早く進めるために使われた。[ 24 ] HST が比較的確実な賭けに見えたため、BR の取締役会は APT プロジェクトについて優柔不断になり、最終的に列車の数を 4 つに減らした。これは後に 1974 年の予算削減で政府によって 3 つに減らされた。[ 6 ]
中央モーター配置は、差し迫った技術的問題を解決するという点では最も単純であったが、運用面では重大な問題を引き起こすことになった。動力車を通る通路で列車の2つの部分をつなぐことができたが、そこは騒々しく、狭く、乗客の立ち入りは許可されていなかった。そのため、列車の両端にはそれぞれ食堂車や同様の設備が必要となった。分割設計は駅でも問題を引き起こし、プラットフォームの両端しか使用できなくなったが、通常の車両では機関車をプラットフォームの端から離れた場所に停車させることができた。[ 21 ]
照明、空調、空気圧縮機などの補助機器はすべて25kV 架線から駆動されるモーター発電機によって電力供給されていたが、停電が発生した場合、旅客車両内の状況はすぐに耐え難いものとなり、危険な状態になることが認識されていた。そのため、先頭車両と後続車両である各運転台付きトレーラーには、最低限必要な補助電力を供給できるディーゼル発電機が装備されていた。APTにはバッテリーがほとんど搭載されていなかったため、ディーゼル発電機は列車の空気供給システムから動力を得る空気モーターを使用して始動された。
APTは、同じ線路を走る既存の列車よりも高速で走行するように設計されました。APTの設計速度では、必要に応じて減速するために、運転士が線路脇の標識の速度制限を時間内に読み取ることは不可能でした。そこで、トランスポンダベースの運転台ディスプレイを使用する新しいシステム「C-APT」が導入されました。列車からの無線信号により、線路に取り付けられたトランスポンダが局所的な速度制限を返します。これらの密閉された無電源のトランスポンダは、1 km以下の間隔で設置されました。接近する速度制限は適切な距離で音声アラートとともに提供され、これらのアラートを認識しないと自動的にブレーキが作動します。C-APTは、Intel 4004マイクロプロセッサを使用した冗長オンボードコンピュータシステムによって駆動されました。線路ユニットは基本的に現代のフランスのバリスビーコンと同じです。[ 25 ]
APT-Eでは油圧ブレーキシステムが成功し、信頼性も高かったため、APT-PにもAPT-Eで得られた教訓を活かした設計改良を加えて採用された。しかし、エネルギー消費削減策として、低速走行時に使用される油圧作動式摩擦ブレーキは、油圧パワーパックではなく、受動式油圧増圧器によって駆動されるように変更された。
APT-PはAPT-Eで開発された技術の多くを使用していたが、最初のAPT-Pの建設は何度か遅れた。最初の動力車は1977年6月にダービー機関車工場から納入され、最初の客車は1年遅れの1978年6月7日に納入された。最初の完全な列車が完成したのは1979年5月だった。[ 6 ]その後すぐに試験が開始され、1979年12月に時速162.2マイル（261.0 km/h）で英国の速度記録を樹立した。 [ 6 ]この記録は2003年7月にクラス373ユーロスターによって破られるまで保持された。 [ 26 ]さらに2両が納入され、それぞれに小さな変更が加えられ、1両は1979年後半に、最後の1両は1980年に納入された。1960年代に最初に提案され、1970年代初頭に承認された設計は、今や大幅に遅れていた。[ 6 ]
試作機の製造が大幅に遅れたため、ブレーキユニットは設置前に長期間保管する必要がありました。オイルから水グリコール混合液への変更に伴い、シリンダー内部に防錆コーティングを施す必要がありましたが、保管中にコーティングが劣化してしまいました。試験中にシリンダーが繰り返し故障し、圧力低下により、列車が時速25 マイルから停止するまでの時間が、時速125 マイルから時速25 マイルまで減速するのにかかる時間とほぼ同じになってしまいました。試運転時には、こうした問題やその他の開発上の問題のため、列車のすべての車軸が改造され、交換されました。
ブレーキを作動させ、ドアやその他の可動部品を動かす圧縮空気システムも問題の原因の一つでした。通常、空気配管は、空気から凝縮した水が自然に溜まり、除去できるような低い位置ができるように配管されます。しかし、APTではこれらの配管が複雑に入り組んでおり、水が溜まる箇所が多数あり、寒い時期には凍結してしまいました。試運転チームは、コンプレッサーから発生する水をなくすウェスティングハウス設計の解決策を見つけましたが、設計チームはその解決策を受け入れませんでした。設計チームは、試運転で使用された短い編成ではなく、完全な編成であれば問題は発生しないと主張しました。
最終的に、APT-Pの試運転段階になって初めて、WCMLの一部区間が、傾斜システムを備えた2編成のAPT-P列車が故障し、内側に傾斜した状態で動けなくなった場合、衝突する可能性があるような構造で建設されていたことが判明した。この鉄道は傾斜列車を想定して建設されておらず、傾斜したAPTには動的範囲が小さすぎた。傾斜のない従来型の列車では、動きが動的範囲内に収まるため、このような影響は見られなかった。
さらに問題なのは、1980年に行われた別の組織再編によりAPTチームが解散し、プロジェクトの責任が複数の部門に分散されたことである。[ 6 ]
試運転チームがAPT設計上の問題を報告し解決し続ける一方で、BR経営陣は報道機関からの圧力にますますさらされていた。1980年代初頭までに、プロジェクトは10年以上も進行中であったが、列車はまだ運行されていなかった。Private Eye誌は、「APTが4番線に到着するのは15年遅れだ」と謳う時刻表でこれを風刺した。[ 27 ] [ 28 ]報道機関の圧力は政治的圧力につながり、それが経営陣の圧力につながり、APTチームは問題が続いているにもかかわらず列車を運行するように指示された。
1981年12月7日、報道陣はグラスゴーからロンドンへのAPTの初公式運行に招待され、4時間15分という運行記録を樹立した。しかし、報道では傾斜システムによる独特の吐き気を催す感覚に焦点が当てられ、APTは「気分が悪くなる乗客」というあだ名がつけられた。また、客室乗務員のマリー・ドハーティが「足を広げて立っていればいい」と解決策を提案したとも報じられた。BRのエンジニアは、記者たちはBRの無料アルコールで酔いすぎただけだと示唆した。[ 27 ]翌日のロンドンからの帰路、傾斜システムが故障したため客車の1両が回転した状態で動かなくなり、これが報道で大きく取り上げられた。[ 18 ] 2日後、気温が下がり、油圧ブレーキの水が凍結したため、列車はクルーで運行を終了せざるを得なくなった。[ 29 ]
APTは、否定的な報道の嵐の的となった。3両のAPT-Pのうち2両しか運行しておらず、3両目はオーバーホールとメンテナンスのために運行停止になることが明らかになると、マスコミはそれを「事故を起こしやすい列車」と呼んだ。[ 27 ] BRは、故障に備えて15分遅れで別の列車も運行しており、既存の列車と混在していたため、最高速度ではなく時速125マイルに制限されていた。 [ 27 ]
BRは宣伝効果を切望し、元ブルー・ピーターのプレゼンター、ピーター・パーブスを雇ってグラスゴーから旅をさせた。ユーストン駅に到着したパーブスは「とても素敵な環境で素晴らしい朝食をいただいた」と述べ、列車について尋ねられると「スムーズで静かで、実に楽しい体験だった」と答えた。しかし、彼がそう言った時、わずかな揺れが見られ、食器がガタガタと音を立てるのが聞こえた。[ 27 ]
1981年、BRはコンサルティング会社Ford & Dain Partnersを雇い、APTプロジェクトに関する報告書を作成し、改善のための提案をさせた。1981年11月に中間報告書が作成され、同年12月に最終版が作成された。[ 30 ] [ 1 ]報告書では、ブレーキシステムに問題があるものの、設計の技術的な側面はほぼ完了していると最初に示唆したが、管理体制が深刻な問題であり、プロジェクト全体を統括する単一のマネージャーが必要であると指摘した。その結果、ジョン・ミッチェルがAPTのマネージャーに任命された。[ 5 ]事態はすぐに改善した。
改善点の一つとして、乗客が経験していた乗り物酔いの対策が挙げられます。運行開始前からこの問題は十分に認識していましたが、一般運行中に問題が発覚した際には報道機関には伝えられませんでした。この問題は二つの要因によるものでした。一つは、制御システムが即座に反応しないため、カーブが始まった当初は車両が反応せず、その後、この遅れを補うために急激に反応するというものでした。この対策として、前方の車両から傾斜に関する情報を取得し、システムに必要なわずかな時間的余裕を持たせました。もう一つの問題は、船酔いに似ていますが、逆の現象です。船酔いは、体の平衡感覚システムが動きを感じ取れるにもかかわらず、閉鎖された室内ではその動きが見えない場合に起こります。APTでは、列車がカーブに進入する際の傾斜は容易に視認できましたが、その動きは知覚されませんでした。結果として、視覚と平衡感覚システムの間で混乱が生じ、船酔いと同じ症状が引き起こされたのです。解決策は実に単純だった。傾斜角度を意図的に必要以上に小さくすることで、わずかな遠心力が余分に発生し、それが平衡感覚系によって完全に自然なものとして認識され、結果として症状が改善したのだ。
これにより、さらに厄介な発見にも至った。横方向の力を許容レベルまで低減するために必要な傾斜量を示唆した研究は、最終的に1949年に北ウェールズの支線で蒸気機関車によって行われた一連の短い研究に遡ることが判明した。1983年に行われた一連の最新の研究では、必要な傾斜角度は約6度と、より小さいことが示された。これはカントによって可能な範囲内であり、傾斜は全く必要ない可能性を示唆していた。[ 19 ]
APT-P列車は1984年半ばにひっそりと運行を再開したが、時刻表には一切記載されなかった。乗客は、列車がプラットフォームに到着するまで、自分がAPTに乗っているかどうかを知ることができなかった。これらの列車は、問題点が解消されたようで、順調に運行された。しかし、プロジェクトを継続し、計画されていた時速140 マイル（約225キロ）のAPT-S量産車両を製造するという政治的・経営的な意思は、すでに消え失せていた。
一方、HSTは1976年にインターシティ125として運行を開始し、あらゆる面で成功を収めた。ディーゼル機関車による運行と若干低い速度のおかげで、BRのネットワークのより多くの区間で運行することができた。APTを廃止してHSTを導入すべきだという圧力は絶えず高まっていた。APTの支持者は次第に孤立し、1985年から1986年の冬にこのシステムは廃止された。1987年に列車が解体され、博物館に送られたことで、この廃止は正式なものとなった。
APT-P編成のうち1編成はグラスゴー・シールズ車両基地に保管され、スコティッシュ・エキシビション・アンド・カンファレンス・センターへ向かうジャーナリストをグラスゴー・セントラル駅からアンダーストン駅まで往復させる電車として1、2回使用された。2編成目のAPT-Pはクルー工場裏手の側線に保管されていた。グラスゴーのAPT-Pと3編成目のAPT-Pは、公表されることなく解体された。
APTプロジェクトの失敗は1980年代に広く報道され、それ以来、議論の的となっている。執筆者たちは概して、設計の技術的な側面は2回目のサービス開始時にはほぼ解決されていたという点で一致しており、遅延の主な原因は、BR内部のAPTとHST間の経営構造の変動と内部抗争にあるとしている。また、BR内部での開発実施自体が大きな問題であったという懸念もある。なぜなら、これは産業パートナーの賛同を得られず、彼らの長年の実務経験が無視されることを意味していたからである。[ 19 ]
開発のタイムラインもかなりの議論の的となっている。比較すると、カナダのLRC列車はAPTと同時期に開発が始まり、独自の能動傾斜システムを開発し、1970年代後半に生産を開始した。APTと同様に、LRCも初期不良に直面し、解決までに時間がかかり、これらの不具合についてマスコミから非難された。APTとは異なり、LRCには競合がなく、経営陣はターボを運行から外すことを急いでいた。このシステムには、キャンセルされる可能性がほとんどなく、成熟するのに必要な時間が与えられた。[ 31 ]
APTの開発が遅かったのは、15年間で5000万ポンドという低予算が原因だとされているが、当時の報道機関はこの金額が高すぎると一蹴した。[ 19 ]この金額は、ブリティッシュ・レイランドがオースティン・ミニ・メトロの開発に費やした約1億ポンドと比較されているが、ミニ・メトロは技術的にはAPTに比べれば取るに足らないプロジェクトだった。[ 19 ]
アラン・ウィリアムズ[ 32 ]は、新しいバリアントであるAPT-U（APTアップデート）の開発が続けられたと述べている。これは基本的にAPT-Pで、傾斜システムがオプションとなり、動力連結器で連結されたエンジンが列車の両端に再配置された。このプロジェクトは後にインターシティ225（IC225）と改名されたが、これはおそらくAPT-Pを取り巻く悪評から距離を置くためだろう。イーストコースト本線の電化のために新しいIC225セットの一部として導入されたマーク4客車設計では、傾斜機構を後付けすることが可能だったが、これは実装されなかった。IC225を駆動するクラス91機関車は、バネ下荷重を減らすために台車ではなく車体に取り付けられた牽引モーターや、重心を下げるために変圧器が台枠の上ではなく下に配置されているなど、APT-P動力車から「丸ごと輸入」された設計上の特徴を備えていた。しかし、APT-P動力車とは異なり、傾斜させることは想定されていなかった。[ 33 ] [ 34 ]
1976年、フィアット・フェロヴィアリアはETR 401列車セットを製造しました。これは、ジャイロスコープを使用してカーブの初期段階で検知し、より正確で快適な傾斜を実現するアクティブシステムを使用した10度の傾斜を持つ傾斜列車です。これが、フィアットのプロジェクトが70年代から成功している理由です。1982年、フィアットはETR 450列車セットの技術を改良するために使用されたAPTの特許をいくつか購入しました。[ 35 ]
APT-S と命名されたスクワドロン車両群の導入は、当初の構想通りには行われなかった。APT プロジェクトは、この種の画期的なプロジェクトに必要な多くの未成熟な技術に伴う初期の困難を解決するために英国で政治的な意思が不十分であったために頓挫した。この決定は、当時のメディア報道によって形成された否定的な世論を背景に行われた。[ 36 ] [ 37 ] APT は、現在の世代の傾斜式高速列車の開発におけるマイルストーンとして認められている。25年後、改良されたインフラでクラス 390 ペンデリーノは、現在 APT の時刻表と一致する。APT によるロンドンからグラスゴーまでのルート (1980/81 年時刻表) は 4 時間 10 分で、最速のペンデリーノの所要時間 (2008 年 12 月時刻表)と同じである。
2006年、慈善事業のための一度限りのノンストップ走行で、ペンドリーノがグラスゴーからロンドンまでの旅を3時間55分で完走したが、APTは1984年に反対方向のロンドンからグラスゴーまでの旅を3時間52分で完走した。[ 38 ]
2021年6月17日、アバンティ・ウェスト・コーストが運行するロイヤル・スコットという名のペンドリーノが記録更新に挑戦したが、記録タイムにわずか21秒及ばなかった。9両編成の列車は、 401マイルのルートを平均時速103マイルでノンストップで走行した。[ 2 ]
プロジェクト中に収集されたデータの継続的な分析により、軌道摩耗の原因と、車両全体の重量を減らすのではなく、ばね下質量を減らす必要性についての理解が深まりました。これにより、英国鉄道クラス365および英国鉄道クラス465向けのBREL P3/T3が開発され、その改良点の1つとして、より小さな半径の車輪が採用されました。BRELはさらにこのコンセプトを発展させ、先進郊外型台車を製造しました。これはABBによるBREL買収の要因となりました。[ 39 ]
APT-Eユニットは現在、国立鉄道博物館が所有しており、ダラム州シルトンにある同博物館の機関車博物館に展示されている。APT-Pユニットは現在、クルー・ヘリテージ・センターに展示されており、隣接するウェスト・コースト本線を通過する列車から見ることができる。また、コベントリー近郊の電気鉄道博物館で7年間過ごした後、2018年3月に到着したAPT-P動力車49006号も展示されている。
特別なイベントの際には、運転用トレーラー370003は、静止状態の車両を傾ける「チルト」体験を提供します。