ホイールスライド保護

車輪滑り防止装置と車輪スリップ防止装置は、ブレーキ時の車輪滑りや加速時の車輪滑りを検出して防止する自動システムを表す鉄道用語です。これは、自動車で使用されるABSやトラクション コントロール システムに類似しています。滑りやすいレール状態 では特に重要です。

砂まきは、車輪の滑りや横滑りを減らす方法の 1 つです。機関車や複数のユニットには、車輪の前のレールに乾いた砂を置くことができる砂箱があります。これは、車輪滑り防止システムが粘着力の低下を感知すると自動的に開始されるか、または運転手が手動で操作できます。砂まきは、列車の進行方向と砂をどこに散布するか (台車の前または後ろ) を決定するコンピューター システムに接続されている場合があります。古い機関車には、オフ、前方、後方の 3 つの位置があるバルブに取り付けられた手動レバーがありました。^{[引用が必要]}

車輪滑り防止装置 (WSP) は、一般的に旅客列車に装備され、「低粘着」(車輪/レールの摩擦が減少) 状態での車輪セットの動作を管理します。これはブレーキをかけるときに使用され、自動車のアンチロック ブレーキ(ABS) に類似していると考えられます。このシステムは、低粘着状態で動力を加えるときに車輪の回転を制御するために牽引システムを制御 (または入力を提供) するためにも使用できます。

レールの「粘着力低下」は、列車の車輪とレールに損傷を引き起こす可能性があります。通常、粘着力低下は季節的な落葉や産業汚染などの環境要因に関連しています。時には、レールの先端の軽い酸化や昆虫の大群など、あまり目立たない別の要因が原因となることもあります。

列車がブレーキをかけているとき、低粘着性は車輪の滑りとして現れ、車輪セットは列車の前進速度よりも低い速度で回転します。この最も極端な例は、列車がまだ動いているのに車輪の回転が完全に停止し (車輪滑り)、より柔らかい鋼鉄の車輪がより硬い鋼鉄のレールによって磨耗して 「車輪のフラット」を引き起こす可能性があることです。

ただし、車輪が完全にロックしなくても損傷は発生します。スライドが著しい場合、車輪とレールの接触部分に熱が蓄積し、車輪の鋼合金の結晶構造が永久的に変化する可能性があります。鋼はより脆くなり (マルテンサイト)、車輪に空洞が形成されます。鉄道車両の車輪のフラットは、列車の速度に合わせて発生する独特の「バンバン」音で非常に目立ちます。通常、ひどいフラットスポットまたは空洞によって生じた車輪のトレッドの層を除去するには、ホイール旋盤を使用する必要があります。これにより、車輪の運用上の耐用年数が短縮され、鉄道業界にとって大きな運用コストになります。

牽引においては、粘着力が低いと、車輪が列車よりも速く加速し（車輪の回転）、牽引システムに損傷を与えたり、車輪とレールに損傷（レールの焼損）を与えたりする可能性があります。

WSP は、通常、複数ユニットからなる新しい車両群に標準装備されています。WSP の主な機能は、粘着力の低い状態で列車を停止させる能力を向上させることです。しかし、鉄道業界では、ブレーキをかけているときや牽引中にスピンしているときに車輪が滑るのを防ぐのにも役立つことが認識されています。この改善は、比較的一定の滑りレベルを維持するように、輪軸速度を制御された方法で調整することで実現されます。^[要出典]制御された滑りには、レール上の汚染層を調整する効果 (スクラブ動作) があり、それによって摩擦レベルが向上し、列車の停止能力が向上します。制御された車輪の滑りは、列車の全長にわたってレールの頭部に限定的な洗浄動作を行うこともできます。これにより、後部の車両のグリップが前の車両よりも高くなる傾向があります。

WSP は、機関車または複数ユニットの各車軸の回転速度を継続的に監視し、いずれかの車軸で大きな差異を検出すると介入します。

パワーコントローラが開いている間に車輪のスリップが発生した場合、WSP は影響を受けるトラクションモーターへの電力を遮断します。それにもかかわらず、ほとんどの鉄道会社は運転手にパワーコントローラ^[1]を閉じて、スリップしている車輪が安定するまで待ってからコントローラを低い設定で再度開くようにアドバイスしています。そうすることで、列車の制御をより迅速に行うことができます。

しかし、車輪滑りが発生し、WSP が影響を受けた車軸のブレーキを解除すると、運転手はブレーキ ハンドルをそのままにして^[1]、WSP に列車のブレーキを制御させるように指示されます。これは、運転手が列車の先頭台車の上に座っているため、車輪滑りは通常最もひどくなるためです^[1] 。この車輪滑りによりレールの先端が部分的に清掃されるため、列車の下流では車輪の粘着力が向上し、ブレーキ効果が向上します。

低粘着状態で列車を運転するには経験が必要です。低粘着状態を引き起こすレールヘッドの汚れや環境条件を認識して正しく対応しないと、危険信号無視、衝突、駅のオーバーランなどの安全上の事件や事故につながる可能性があります。

多くの鉄道会社は、毎年の落葉シーズンの前に、新人運転手に低粘着訓練^[1]を実施しています。これは、閑散期に線路の一部を引き継ぐというものです。線路脇のマーカーを使用して各運転手は列車の速度を上げ、通常の粘着条件下でフルサービスブレーキをかけます。次に、レールの先端に低摩擦係数の汚染物質を塗布します。2 回目の走行では、運転手は WSP が作動してブレーキシリンダーのブローダウンバルブが作動する音と感覚を体験し、停止距離が大幅に長くなります。

これは、低粘着状態における列車の挙動を近似的に示しているに過ぎませんが、運転手が車輪滑りの発生を認識し、滑りが発生したときに取るべき正しい行動を知ることができることを保証します。^[1]

現代のWSPシステムはマイクロプロセッサ制御で、ブレーキシリンダー内の空気圧を微調整できる2段階バルブを採用しています。これは、滑る車輪を捕捉して制御し、WSPが使用する空気資源の量を最小限に抑えるために不可欠です。ブレーキが作動すると、WSPは最初にダイナミックブレーキをかけます。これが成功しない場合は、摩擦ブレーキシステムとダイナミックブレーキシステムを「ブレンド」します。^[2]制御がまだ確立されていない場合は、システムは摩擦ブレーキのみに戻り、ブローダウンバルブ^{[2]がブレーキシリンダー内の空気を急速に循環させます。この種の機器の例として、} Knorr Bremse（EP compact、EP2002）、Faiveley Transport（EPAC）、およびPOLI Wabtec（ATHENA） が製造しています。

WSP 機器の製造元には、Faiveley Transport、Knorr-Bremse、Wabtec、DAKO、KES & Co GmbH、Mitsubishi、Siemens、Selectron Systems AG、ABB、LCA Ballauri などがあります。

レール上で自然に発生する低粘着状態をテストトラック環境で再現することは難しいため、WSP システムによってもたらされる改善を実証することは非常に困難です。

軌道試験では、従来、低粘着試験条件を提供するために洗剤ベースの溶液が使用されてきました。欧州および国際規格では、この試験方法がしばしば参照されています ( BS-EN 15595、UIC 541-05 )。英国では、英国鉄道研究機関が 1992 年頃からすべての WSP 承認に対して実験室シミュレーション方法と、レールの頭部に貼り付けた慎重に調整された紙テープを使用した軌道試験の 2 つのアプローチを採用しました。英国で使用されている紙テープ法は、秋の落葉時に遭遇する困難な非常に低粘着条件を現実的に再現すると考えられています。欧州では鉄道の民営化が進むにつれて、軌道試験の計画と実施に非常に費用がかかるようになりました。その結果、シミュレーション ベースの試験は、WSP メーカーや国家機関で急速に普及しています。

シミュレーション テストでは、列車と線路の状態をコンピューターで表現し、WSP システムに信号を提供して、実際の列車に取り付けられているとシステムに誤解させます。

• デセロスタット

• インド鉄道 (2011 年 8 月)。「車輪滑り防止装置 (WSP) に関するハンドブック」(PDF)。インド政府 (鉄道省) (pdf)。