TGVの世界速度記録

TGV （Train à Grande Vitesse、フランス語で「高速列車」の意味）は、フランス国鉄（SNCF）とその業界パートナーによって達成された鉄道車両の一連の地上速度記録を保持しています。高速試験は、安全性を損なうことなく速度と快適性を向上させ、高速鉄道技術の限界を広げることを目的としています。

鋼鉄車輪の商用列車の現在の世界速度記録は、フランスのTGVが2007年4月3日に新型LGV Estで達成した時速574.8km（時速357.2マイル）です。

TGV 001は、アルストム社が時速250 ～ 300 キロメートルの速度記録を破るために製造した、ガスタービン電気機関車を動力とする実験的な列車セットです。これは最初のTGVプロトタイプであり、1969 年に就役し、1972 年に試験を開始しました。1972 年 12 月 8 日に最高時速 318 キロメートル (198 mph) を達成しました。

目標速度100メートル/秒（360 km/h、224 mph）を示すTGV 100作戦は、 LGV Sud-Est開業直前の1981年2月26日に実施され、 TGV Sud-Est編成16号車が380  km/h（236  mph）の速度記録を樹立して終了した。

目標速度をメートル/秒単位で示すTGV 117およびTGV 140作戦は、1989年11月から1990年5月にかけてSNCFによって実施されました。これらのテストプログラムの集大成は、1990年5月18日に記録された515.3 km/h (143.1 m/sまたは320.3 mph)という 新しい世界速度記録でした。

記録走行は、325 編成の改造期間を挟んで 2 回の別々のキャンペーンで行われました。テストの各日、325 編成は TGV Atlantique 編成 308 によってテスト サイトまで牽引されました。これは、1500 V DC システムが取り外されていたためパリ近郊での運行が不可能だったためです。また、308 編成は、各高速走行の前に 350 km/h でテスト トラックを一巡しました。

試験走行は、 TGV ネットワークのアトランティック支線の一部区間で、TGV の営業運転が開始される数か月前に行われました。厳密に言えば、試験目的で線路や架線に大きな変更は加えられていません。ただし、1982 年以降 (1981 年 2 月のTGV Sud-Estの世界速度記録の直後)、超高速走行を可能にするため に、路線のプロファイルの一部区間が計画されていました。

LGVアトランティック専用線の建設は1984年5月25日に正式に決定され、1985年2月15日に着工された。新線はパリのモンパルナス駅の少し外側からル・マンまで伸び、トゥール方面への2番目の支線が設けられることになっていた。ル・マン支線は1989年9月20日に時速300km (186 mph) の営業運転で開業し、トゥール支線はその1年後に開業した。2つの支線はパリから西に130kmのクールタランで分岐し、分岐ルートには時速220km (137 mph) 対応の 可動分岐器があり、列車をル・マン方面またはトゥール方面に誘導する。

TGV 117 の運用がまだ定義されていた初期段階では、試験列車の準備に重点を置くためにいくつかの基準が設定されました。これらは、空気力学、牽引および電気システム、レールと架線の接触、ブレーキ、および快適性でした。

テスト プログラムの基本的な目的は、TGV システムの限界を押し広げ、超高速での動作を特徴付けることでした。これを念頭に置くと、ストック TGV 列車セットから始めて、できるだけ変更しないことが理にかなっています。真新しいTGV Atlantique列車セット 325 (Atlantique シリーズ 105 のうち 25 番目) が、変更の開始点として恣意的に選択されました。この列車セットには特別な点はなく、テスト プログラム後には営業運転に入るために意図された状態に戻されました。現在、他の Atlantique 列車セットと比較して 325 の唯一の特徴は、ノーズ全体に描かれた青いリボンと、イベントを記念して 2 台の動力車の側面にボルトで固定されたブロンズの銘板です。

試験区間自体は、共通支線の114キロメートル地点、ダンジョー側線から始まる。クルタランを通り過ぎ、路線のトゥール支線に続く。135キロメートル地点から170キロメートル地点の間では、路線は徐々に広いカーブで設計され、150キロメートル地点以降では最小半径15キロメートル（9.3マイル）に達した。これらのカーブは、300 km/h（186 mph）で営業運転するために必要な値よりも大きな片勾配で建設された。160キロメートル地点で、路線はヴァンドームTGV駅を通過する。166キロメートル地点には、ロワール渓谷（ロワール川はより有名なロワール川の支流）への2.5％の長い下り坂があり、路線は175メートル（575フィート）の橋でロワール川を渡る。ここが最高速度が予想されるエリアであり、ほとんどのアクティビティがそこに集中した。

トゥール支線は、SNCFの軌道研究部門のGEISMAR社が製造した特別なコンピュータ化された線路保守装置で試験された。すべてのTGV路線と同様に、レールは1 mm (0.039インチ)の許容誤差で整列され、バラストは爆破されて小さな緩い砂利が除去された。その後の308編成と325編成の試験では、線路に大きな影響はなく、最小限の再整列で済んだ。これは、同じくフランスで樹立された1955年の時速331 km (206 mph)の世界速度記録とは対照的で、この記録では高速走行後に線路が深刻な損傷を受けた。線路の大部分が歪んで変形し、列車のパンタグラフも溶けた。^[1] ひずみゲージが数か所、特にロワール橋の端にある 伸縮継手に設置された。

架線は標準の TGV スタイルで、変更は加えられていません。変更されたのはチューニングのみです。一般に、パンタグラフが架線の下を通過すると、波のような外乱が発生し、その速度は、架線の張力と単位長さあたりの質量によって決まります。列車がこの臨界速度に近づくと、パンタグラフが外乱に追いつき、危険なほど大きな垂直方向の架線の変位と接触中断を引き起こします。列車の最高速度は、架線の臨界速度によって制限されます。この問題は、標準の TGV 架線の臨界速度をはるかに超える速度で 325 セットをテストすることが望まれていたため、テスト走行の中心でした。解決策は 2 つありました。架線の張力を上げるか、単位長さあたりの質量を減らすことです。

TGV 架線は 1,200 m (3,900 フィート) の区間に渡って張られ、滑車とカウンターウェイトのシステムによって機械的に張力がかけられています。マストの間隔は 54 m (177 フィート) です。メッセンジャー ワイヤは、円形の断面積 65 mm ² (0.101 in ² )の青銅製です。トロリ線は、断面積 150 mm ² (0.23 in ² )の銅製です。トロリ線の断面は円形で、上部に 蟻継ぎが切られています。

銅のトロリ線をより軽量のカドミウム合金線に交換することも検討されたが、時間とコストを理由に却下された。試験線路の架線の臨界速度は、線の張力を上げることによってのみ上昇することとなった。試験走行では、通常の張力 20 kN (4,500 lbf) が 28 kN (6,300 lbf) に、例外的に 32 kN (7,200 lbf) に増加された。時速 500 km (310 mph) を超える高速走行では、架線の 電圧が通常の 25 kV 50  Hzから29.5 kV に増加された。

166 キロメートル地点では、架線柱にワイヤーの変位を測定するセンサーが取り付けられました。1990 年 5 月 18 日の記録では時速 515.3 km (320.3 mph) で、垂直変位が約 30 cm (1 フィート) 記録されましたが、これはコンピューター シミュレーションによる予測値から 1 ～ 2 cm 以内でした。この特定の走行における架線の臨界速度は時速 532 km (331 mph) でした。

最初の試験に備えて、列車を通常の10台のトレーラーから4台に短縮する改造が始まりました。これにより、パワーウェイトレシオが大幅に向上しました。最終的な列車の構成は、動力車TGV24049、トレーラーR1 TGVR241325、トレーラーR4 TGVR244325、トレーラーR6 TGVR246325、トレーラーR10 TGVR240325、動力車TGV24050でした。列車の長さは237メートル（777フィート）から125メートル（381フィート）に短縮され、重量は490トンから300トンに軽減されました。

TGV アトランティックの空気力学はすでにかなり優れており、改良点はほとんどありませんでした。325 には高速走行用の「前部」と「後部」があり、改造を簡素化することが決定されました。通常、TGV の編成は対称で反転可能ですが、325 の 2 台の動力車、24049 と 24050 は、それぞれ先頭ユニットと後部ユニットとして定義されました。先頭ユニット 24049 の屋根では、パンタグラフが取り外され、屋根フェアリングが開口部まで延長されました。後部ユニット 24050 の 1500 V DC パンタグラフにも同じことが行われていました。高速走行時には、ユニット 24050 に残っている標準の Faiveley GPU ユニットの 1 つだけがパンタグラフとして使用されます。通常の TGV 走行と同様に、先頭ユニットには、列車の全長にわたって走る屋根のラインを通じて後部ユニットから電力が供給されることになりました。トレーラー間の隙間を覆うゴム膜や、トレーラーユニットの リアスポイラーなどのさらなる改良も検討されましたが、断念されました。

24049と24050の同期ACトラクションモーターは、電源電子機器のスイッチング周波数の制限により、あまり速く回転させることができませんでした。技術者は、標準のトラクション機器を使用して列車セット325を高速でテストした後、420 ​​km/h (261 mph)で4000 rpmが最適な比率であると決定 しました。新しいトラクション比は、トランスミッションのギアリングを変更し、車輪の直径を大きくすることで実現しました。1981年のTGV PSE番号16のテストキャンペーンと同様に、24049と24050の標準の920 mm (36インチ)の車輪が1050 mm (41インチ)の車輪に置き換えられました。

電気的な問題を防ぐために、半導体部品（特にサイリスタ）は品質に特に注意して選択されました。両方の動力車の 主変圧器は、それぞれが通常の負荷の2倍である6400kW（8500 馬力）をかなり継続的に処理できるより大きなモデルに置き換えられました。電気システムに対しては、どこまで許容できるかを確立するために、広範囲にわたるテストが実施されました。その結果得られた定格により、テストで 許容熱レベルを超えることはありませんでした。

次に、車輪とレールの接合部が整備されました。車軸 ベアリングは、 LGV Sud-Estで 10,000 km の営業運転で慣らされた未改造品でした。ヨー ダンパーは補強され、高速故障の場合の冗長性を確保するため、各台車に合計 4 つのヨーダンパーが取り付けられるように両側で 2 重に取り付けられました。以前のテストとコンピューター シミュレーションの結果、パワー トラックの横方向ダンパーは補強されました。

1981 年の試験キャンペーンでは、パンタグラフと架線トロリ線の相互作用に関する貴重なデータとコンピュータ モデルが提供され、非常に繊細なダイナミクスが明らかになりました。1981 年の試験では、非常に大きな垂直方向の線の移動 (30 cm、つまり 1 フィート以上) が観測されましたが、これは、パンタグラフがトロリ線に設定した移動波に追いついたためであるとされました。このため、移動波の速度を上げるために架線を変更するだけでなく、パンタグラフ自体を微調整する必要もありました。

325 に使用されたパンタグラフは、標準の Faiveley GPU でした。このパンタグラフのワイパー アセンブリの重量は 8  kg (18 ポンド) 未満で、150 mm (6 インチ) の移動距離を持つ垂直ショック アブソーバーに取り付けられています。パンタグラフの主要構造は円筒形のチューブで構成されており、これにより (Faiveley の主張によると) 環境要因のランダムな変化に対するパンタグラフの感度が低減されます。GPU パンタグラフへの唯一の変更点は、空気圧ダンパーの剛性の向上と、構造全体の空力揚力の低減です。

トレーラーのサスペンションは、二次サスペンションのエアブラダーを過剰に膨らませ、シムを挿入することで 20 mm (1 インチ) ジャッキアップされ、サスペンションの移動距離を増やし、動力車の大きな車輪を補うことができました。

トレーラーのブレーキは、 合計 20 枚のディスクで、通常の 1 枚あたり 18 MJ ではなく 24 MJの熱放散を可能にするように調整されました。

同期牽引モーターを含む上記の改造の多くは、TGV Sud-Est 列車セット 88 で時速 400 km を超える速度でテストされました。ある高速テストでは、技術者はヨー減衰を大幅に減らすことで台車を不安定な振動に引き起こそうとしましたが、これは達成できませんでした。

最後に、トレーラー R1 の座席の大部分が取り外され、そのスペースは、車両のダイナミクス、頭上の接触とダイナミクス、牽引力、空気力学、車内の快適性と騒音、その他多数のパラメータに関するテスト データを処理および記録するための実験室に改造されました。

1989 年 11 月 30 日、325 編成の列車がシャティヨン工場から出荷され、最初のテスト走行のためにテスト トラックに出発しました。シャティヨンの技術者は、この改造に 4,500 時間を費やしました。彼らの最優先事項が、営業運転中の TGV アトランティック編成の定期メンテナンスであったことを考えると、これは印象的な作業でした。

最初の作戦はTGV 117作戦としても知られ、1989年11月30日から1990年2月1日まで行われた。数回の走行後、パンタグラフの接触に問題が発生したため、最初に架線を接地し、次に技術者を屋根に送り込んで手動で調整する必要があった。次第に速度を上げていった一連の走行の後、1989年12月5日に166キロメートル地点で、機関士のミシェル・ボワトーが操縦し、初の公式速度記録である時速482.4km (299.8mph) が樹立された。この走行の終了時には、編成325は時速400km (249mph) を超える速度で337km (209mi) を走行していた。この記録の後、さらに高速走行が行われ、接近速度777.7km/h (483mph) で2本の列車が交差した場合の影響などが調査された。より高い速度でも安全であるという好ましい結果が出たため、列車セット 325 をさらに改造して、速度を 500 km/h (311 mph) 近くまで上げられるよう決定しました。

1990 年 2 月 1 日 15:30、325 号車は長期保管のためシャティヨン工場に戻った。この時点で、325 号車は 482.4 km/h (299.8 mph) の世界記録を樹立していた。技術者は 3 月 1 日までにさらなる改造を施し、さらなるデータ収集と 500 km/h (313 mph) の宣伝活動を行う予定だった。この 2 回目の改造は、1 回目の改造で得た経験を直接生かすことを意図していた。

24049と24050の車軸は取り外され、2月2日にフランス東部のビシュハイム工場に送られ、さらに大きな1090 mm (43インチ)の車輪が取り付けられました。24049の先頭車軸にはひずみゲージが取り付けられ、他の車軸の8日後の2月22日にシャティヨンに戻りました。当初、24049の2番目の車軸にもひずみゲージを取り付ける予定でしたが、3月1日の期限では時間が足りませんでした。より大きな車輪に対応するために、24049と24050のブレーキシュー用に特別なブレーキパッドを製造する必要がありました。厚さが15 mm (5/8インチ)であるため、緊急停止は2回しか保証されませんでした。

2 月 6 日、トレーラーがジャッキアップされ、トレーラー R6 が取り外されました。これにより、325 は最小限の構成になりました。これは、バー トレーラー R4 が TGV の連結設計の「要」として機能するためです。325 の重量は 250 t になり、先端から後端までの長さは 106 m (348 フィート) になりました。2 月 7 日から 14 日にかけて、残りの 3 台のトレーラーがさらに改造されました。先頭ユニットに電力を供給する 25 kV の屋根上の供給ラインが 1 本のケーブルに置き換えられました。これにより、空気流に突き出ていたトレーラー間のスペース上のラインを支える絶縁体を取り除くことができました。トレーラー間の隙間をカバーするためにゴム製の膜が取り付けられ、Y237B 台車は 40 mm (1.5 インチ) ジャッキアップされました。

動力車とトレーラーの間の隙間には、大型のエアダムが設置されました。連結器の下に取り付けられたこれらの「スノー シールド」は、以前のテストで大きな抗力を引き起こした車両間の低圧領域の形成を防ぐために設計されました。動力車では、台車の上に金属板のシールドが追加され、前部のエアダムは、より大きな車輪を補うために 10 cm (4 インチ) 下方に延長されました。最後に、取り外し可能なスポイラーがトレーラー ユニット 24050 の先端に設置されました。

空気力学的な改良により、抗力が 10 %減少するはずでした。前回のテストでは、大気の抗力は時速 460 km (286 mph) の速度で 88 kN に達しました。新しいバージョンの 325 では、時速 500 km (311 mph) に達するまでは、この大きさの抗力は予想されていませんでした。

1990 年 2 月 27 日、列車が連結された後、325 号車が予定より 2 日早くシャティヨン工場から 2 度目の出荷を迎えました。今回は、変更を完了するために工場で 2,000 時間の作業が必要でした。2 度目のテスト キャンペーンは、515.3 km/h (320.3 mph) という世界最高速度記録で最高に達し、記録走行の 時系列にまとめられています。

2回目の作戦はTGV 140作戦としても知られ、列車の改造が完了した後の1990年3月5日から1990年5月18日の間に行われた。最初の高速走行で、電気系統の故障により後部動力車の主変圧器が破損し、多くの低電圧回路が損傷した。この損傷は、高電力負荷に耐えられる新しい変圧器を準備する必要があったため、ほぼ1か月の修理が必要であることが判明した。325は1990年5月4日に試験に戻り、その日の最初の走行で12月5日の記録を超えた。500 km/h (311 mph) の記録は、1990年5月9日に506.5 km/h (315 mph) と 510.6 km/h (317.3 mph) の走行で非公式に破られた。ヴァンドーム駅の分岐器は502 km/h (312 mph) で通過した。パンタグラフと架線間の接触ダイナミクスの不安定さは、その後数日間トラブルを引き起こしたが、断続的に時速 500 km を超える速度を達成した。この問題が解決した後、最終的な記録挑戦は 1990 年 5 月 18 日に行われ、通常の技術者に加えて要人やジャーナリストが列車に搭乗した。325 はダンジョーを午前 9 時 51 分に出発し、15 分間加速して、丘のふもとの 166.8 キロポストで最高速度 515.3 km/h (320.3 mph) を達成した。テストキャンペーンの終了時には、列車は世界速度記録を含む 9 回にわたって最高速度 500 km/h を超えていた。

V150作戦（ここでの150はメートル毎秒の目標速度を指す）は、 LGV Estが2007年6月に開通する前に実施された一連の高速試験であった。試験はSNCF、TGV製造者のアルストム、LGV Est所有者のRéseau Ferré de Franceによって2007年1月15日から2007年4月15日まで共同で実施された。徐々に高速化する一連の走行に続いて、公式の速度記録挑戦は2007年4月3日に行われた。^{[2] [3]最も好ましいプロファイルが存在する、ムーズ駅と}シャンパーニュ＝アルデンヌTGV駅 の間のル・シュマン村近くの193キロメートル地点で、最高速度574.8 km/h（159.7 m/s、357.2 mph）に到達した。列車はプレニーを出発後、12分40秒、73kmで最高速度に達した。^[4]

1990 年の 515.3 km/h の速度記録は、認定記録挑戦の前後のテスト キャンペーン中に非公式に複数回破られ、最初は 2007 年 2 月 13 日に 554.3 km/h で、最後は 2007 年 4 月 15 日に 542.9 km/h で破られました。

記録走行は、 LGV Estの1番線（通常は西向き）のキロポスト264（プレニの町）と120（シャンパーニュ＝アルデンヌTGV駅付近）の間の140km区間で行われた。LGVのこの区間は、垂直プロファイルと緩やかなカーブを理由に選ばれ、ムーズ県とマルヌ県の境界付近のキロポスト195と191の間で下り坂の好ましい区間が最高速度につながる。線路の片勾配は、より高速に対応するために増加された。 架線電圧は、標準の25kVから31kVに増加された。ワイヤの機械的張力は、標準の25kNから40kNに増加された。これにより、列車のパンタグラフによって架線に誘導される横波の速度は、列車の最高速度を超える安全マージンを確保しながら、610km/hに増加した。試験線路沿いには、線路やバラストの応力、騒音、空力効果、架線の動きを監視するための測定ステーションがいくつか設置されました。速度が時速 500 km を超えるキロポスト 223 と 167 の間では、線路は厳重に監視されていました。

ウィキメディア・コモンズには、 TGV列車セット4402に関連するメディアがあります。

速度記録に使用された列車はコードネームV150で、AGVプロトタイプに似た2台の動力付き台車を装備した3台の改造されたDuplex車で構成され、 POS編成4402 のTGV動力車2両の間に連結されていた。この列車は、1990年の速度記録に使用された編成325よりも4軸多い動力付き車軸を持ち、最大出力は標準的なTGV POSの9.3MWではなく19.6MW (26,800 馬力)であった。この珍しい構成は、POS動力車の新しい非同期牽引モーター、AGV台車の軽量同期永久磁石牽引モーター、アクティブ制御パンタグラフ、超高速試験で使用されたことのないDuplex 2レベル構成など、異なる技術要素に関する高速試験データを取得するために使用された。

1990年の記録列車と同様の空力改良が風洞で改良され、標準構成から抗力が15%減少した。これらの改良には、前部エアダム、パンタグラフ開口部のルーフフェアリング、車両間のスペースをカバーする膜、フラッシュマウントされたフロントガラスが含まれていた。600を超えるセンサーがエンジンと車両のさまざまな部分に取り付けられた。列車セットは、パワートレインの回転速度を制限するために、直径920 mmではなく1092 mmのより大きな車輪で走行した。^{[5] [6]}

2007年1月15日から2007年4月15日まで、V150列車は時速500km以上で走行し、累計距離は728kmに及んだ。各高速走行では、V150列車の出発許可が出る前に別のTGVが線路の掃引を行った。この掃引は時速380kmの持続速度で行われたが、これは偶然にも1981年の記録でTGV POS列車セット4404が標準の8両編成で到達した最高速度である。V150列車の加速は70kmの距離に渡って行われた。公式記録走行を含む特定の走行中、V150列車はデータ中継とテレビの生中継映像のアップリンクを行うためにアエロスパシアル社のコルベット航空機に追跡された。

• 鉄道車両の地上速度記録
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• LGV建設
• AGV Automotorice à grande vitesse - TGV の代替

• 記録が破られるビデオ - DailyMotion.com
• TGV の速度記録の真の意味に関する NAMTI の見解 - TGV の時速 357 マイルのデモは、HSR には速度とメンテナンスの限界があることを証明しています