分散型電源

鉄道輸送において、分散動力（DP ）は、列車の全長にわたる中間地点での個別の動力グループの物理的な分散を指す一般的な用語です。このような「グループ」は、単一のユニットまたは複数の構成であり、^[1]先頭の機関車から遠隔制御されます。この方法により、標準的な複数ユニット（MU）操作が不可能または非現実的な場合に、機関車を列車の全長内の任意の場所に配置できます。DPは、ワイヤレス（RF接続）または有線（トレインライン）手段で実現できます。現在、さまざまなサプライヤーによって提供される有線システムは、電子制御空気ブレーキ（ECP）を備えた列車全体にすでに存在するケーブルを使用します。

1960 年代以降、鉄道の分散電力技術は、ハリス コントロールズ (元はハリス コーポレーションのコントロール & コンポジション部門で、後にゼネラル エレクトリックに買収され、現在は GE トランスポーテーションとして知られる部門) という 1 つの会社によって独占されてきました。同社は、 Locotrolという商標で特許取得済みの無線制御システムを製造、販売しており、これは現在世界中で使用されている主な無線 DP システムです。

Locotrol は、パイプラインや電力設備の遠隔制御のためのSCADA技術の初期の時代に、サザン鉄道社長の DW Brosnan 氏の初期構想から生まれたもので、North Electric Company (オハイオ州ガリオン) の製品でした。同社は後に Radiation Inc. (フロリダ州メルボルン) に買収され、さらに Harris Corporation (同じくメルボルンに本社を置く) に買収されました。初期の技術は 1963 年にサザン鉄道で初めてテストされ、1965 年に最初の生産システムがサザン鉄道に導入されました。

この技術の初期の頃、WABCO は比較的短期間、「RMU」(Remote Multiple Uniter) と呼ばれる競合システムも提供しており、北米のいくつかの鉄道会社に導入されました。しかし、このシステムは普及せず、すぐに生産中止となりました。North Electric が独自のLocotrol という名称を使用するようになる前は、この製品は「RCE」(Radio Controlled Equipment) または「RCS」(Radio Control System) と呼ばれ、先頭ユニットとリモート ユニットは「マスター」と「スレーブ」と呼ばれていました。ただし、口語的なマスターとスレーブという用語は、メーカーによって正式には使用されていませんでした。米国の鉄道用語では、Locotrol 列車は「ラジオ列車」と呼ばれています。

分散動力の最大の利点は、牽引装置の牽引力の低減であり、また、当初のコンセプトが開発された理由でもある。牽引装置の牽引力の低減により、列車の中間または終端に機関車を配置することで、牽引装置の強度を超えずに列車のサイズを大幅に拡大できる。^[2]列車の操縦性にも潜在的な利点がある。起伏のある線路プロファイルでは、熟練したオペレーターが相対的な動力出力（およびダイナミックブレーキとエアブレーキの適用）を操作して、列車全体の連結器のたるみの慣らし運転と慣らし運転を最小限に抑えることができる。^[3]

列車に沿った牽引力が減少すると、曲線での車輪とレール間の横方向の力も減少し、燃料消費量やさまざまな走行装置部品の摩耗が軽減され、また、線路の脱線の可能性も低減します。

もう 1 つの利点は、空気ブレーキの適用が速くなることです。従来の列車のブレーキ制御はすべて先頭で行われるため、オペレーターが開始したブレーキ管の圧力変化が列車全体に伝わるまでに数秒かかることがあります。無線制御の DP 操作では、先頭の機関車で開始されたコマンドとほぼ同時に遠隔の機関車でブレーキが設定され、列車全体でより均一な空気ブレーキ応答が実現されます。

主な欠点は、追加の機関車ユニットを追加および削除するために必要な操作時間と、必要なトラック構成です。 2 番目の欠点は、機関車に追加の制御装置を装備することに関連するコストと、テレメトリ信号が断続的に失われる可能性があることです。 この後者は「通信中断」と呼ばれ、フェイルセーフ ソフトウェア プログラムを組み込むことで対処されます。

分散電源は、複数の機関車を MU ケーブルと空気ブレーキ制御ラインを介して直接接続する、すべての機関車に一般的に備わっている機能である多重ユニット操作と混同しないでください。北米の MU 操作は、このように装備された任意の 2 台の機関車を、年式やメーカーに関係なく、連結して、先頭ユニットの運転席にいる 1 人のオペレーターが 1 台の機関車として操作できるように設計されています。これは、27 ピンの MU ケーブルと、ブレーキ パイプとは別の 3 本の追加の空気ライン (「トレイン ライン」と呼ばれることもあります) の接続によって実現されます。DP は、先頭ユニットから物理的に分離されているため多重ユニットを介して接続できない機関車を制御するための完全に別の配置です。

列車の先頭にある最初の機関車は「リード ユニット」と呼ばれ、「リモート ユニット」は列車全体の別の位置に配置できます。各 DP リモート ユニットは、その位置にある他のユニットに MU 接続して、1 つ以上の「リモート構成」を提供できます。

DP リード ユニットとリモート ユニットのセットアップとリンクは非常に簡単ですが、システムが正しく機能するには、リモート ユニットのエア ブレーキも適切に構成する必要があります。システムは、リンク プロセス中に使用可能な周波数を自動的に選択するため、近くにある他の DP 列車は影響を受けません。混雑したヤードや丘陵地帯、山岳地帯では、リンクが一時的に失われることは珍しくありません。

リンクを切断する緊急ブレーキまたはペナルティ ブレーキが適用されない限り、システムは自動的に再接続するか、またはオペレーターが手動で再接続を試みることができます。 本来、接続が失われると、リモート ユニットは最後に指示されたスロットルまたはダイナミック ブレーキの位置のままになります。 以降のシステム バージョンおよびソフトウェア アップデートでは、リンクが失われた場合、リモート ユニットの電力設定がデフォルトでノッチ 4 に下げられるのが一般的です。

先導ユニットから遠隔ユニットへの DP 信号 (およびその逆) は名目上は瞬時に行われますが、実際には遠隔ユニットが先導ユニットからの信号に応答し、ステータスの変化が先導機関車キャブの DP ディスプレイに表示されるまでに、通常少なくとも数秒かかります。

分散電力は、当初は列車内の中間地点 1 か所でのみ供給可能でした。これらの先駆的なシステム (Locotrol 102-105 および Locotrol II) では、無線制御コマンドを提供してフィードバック信号を容易にするために、標準の MU ジャンパー ケーブルを介して無線中継車をリモート機関車に接続する必要がありました。その後、Locotrol II は、無線制御装置を機関車自体にインストールできる「ユニバーサル」システムに進化しました。このオプションにより、中継車 (RCU (リモート コントロール ユニット) または LRC (機関車リモート コントロール) とも呼ばれる) は不要になりました。

Locotrol III は次に開発されたもので、Knorr-Bremse / New York Air Brake CCB とWabtecの EPIC 電子機関車ブレーキ装置の両方と互換性があり、複数のリモート ユニットの場所を許可しています。この装置の最新版は LEB (Locotrol Electronic Brake) で、GE Locotrol テクノロジと KB/NYAB の CCBII ブレーキを統合しています。

分散型動力（「ロコトロール」）は、米国、カナダ、中国、オーストラリア（クイーンズランド州、西オーストラリア州のピルバラ地域、西オーストラリア州南西部）、ブラジル、ドイツ、ロシア、南アフリカで使用されています。^[4] また、インド、モーリタニア、メキシコでも定期的にユニットトレインで運用されており（または運用されていました）、革命前と革命後のイランでも運用されるところでした。

西オーストラリア州南部では、Locotrol は長距離列車の運行専用ではなく、「先頭と最後尾」の構成で使用されています。最近、電子制御空気ブレーキ(ECP) (有線または無線制御) と、機関車制御および運転台表示システム用の統合電子機器が登場したことにより、DP は ECP ブレーキ通信メディアを介して提供できるようになり、他のメーカーもこの機能を提供できるようになりました。最近の^{[いつ? ]} Wabtec の DP システムである PowerLink (有線または無線) は、クイーンズランド州の狭軌石炭列車と西オーストラリア州北部の標準軌鉄鉱石列車で使用されています。

有線構成（ECP 列車線を使用）での分散電力は、北米およびオーストラリアの重量輸送ユニット列車運行においてますます一般的になりつつあります。

トップ アンド テールとは、列車の両端に機関車が 1 台ずつある運用方法を表す用語で、通常は、列車の周囲に動力を走らせることができないターミナル位置で方向転換しやすくする (つまり、機関車を列車の一方の端からもう一方の端に交換する) ために使われます。この配置は、特に長い列車や重い列車を運行するために使用されるわけではありません。トップ アンド テール運用は、分散型電源では通常利用されませんが、そのような構成は分散型電源として使用することもできます。分散型電源のトップ アンド テール構成の使用例の 1 つは、西オーストラリアのウィートベルトで、Locotrol が列車のサイズを大きくするのではなく運用上のソリューションを提供しています。

この説明をプッシュプルと混同しないでください。プッシュプルは、特に列車の片側のみに動力が配置されている列車構成 (通常は旅客列車に関連付けられます) を指します。この後者の構成では、列車のその端にあるオペレーターの制御位置 (「キャブカー」) によって、動力が供給されていない端から列車を操作できます。

分散型牽引システムでは機関車は存在しませんが、複数の牽引モーターによって列車全体に電力が分配されます。電気式マルチプルユニットはこのシステムの一例です。^[5]

• ロコトロール
• リモコン機関車

• RailWA: Locotrol の運行 – 西オーストラリア州南部の Locotrol 運行の画像