El Tren de Pasajeros Avanzado ( APT ) era un tren basculante de alta velocidad desarrollado por British Rail durante los años 1970 y principios de los 1980, para su uso en la Línea Principal de la Costa Oeste (WCML). El WCML contenía muchas curvas y la APT fue pionera en el concepto de inclinación activa para abordarlas, una característica que desde entonces se ha copiado en diseños de todo el mundo. El APT-E experimental alcanzó un nuevo récord de velocidad ferroviaria británica el 10 de agosto de 1975, cuando alcanzó las 152,3 millas por hora (245,1 km/h), sólo para ser superado por el prototipo de servicio APT-P a 162,2 millas por hora (261,0 km/h). h) en diciembre de 1979.
El desarrollo de los prototipos de servicio se prolongó y, a finales de la década de 1970, el diseño llevaba una década en construcción y los trenes aún no estaban listos para el servicio. La elección de Margaret Thatcher llevó la situación a un punto crítico y ella aludió a recortes en la financiación del proyecto. Ante la posibilidad de cancelación, la dirección de BR decidió poner los prototipos en servicio y los primeros recorridos a lo largo de la ruta Londres - Glasgow tuvieron lugar en diciembre de 1981.
Los problemas finalmente se resolvieron y los trenes se reintrodujeron silenciosamente en 1984 con mucho mayor éxito. Para entonces, el tren de alta velocidad de la competencia , propulsado por un motor diésel convencional y que carecía de la inclinación y el rendimiento del APT, había pasado por el desarrollo y las pruebas a un ritmo rápido y ahora estaba formando la columna vertebral del servicio de pasajeros de BR. Todo el apoyo al proyecto APT se derrumbó cuando cualquiera con autoridad se distanció de lo que se estaba ridiculizando como un fracaso. Se abandonaron los planes para una versión de producción, el APT-S, y los tres APT-P estuvieron en funcionamiento durante poco más de un año antes de ser retirados nuevamente durante el invierno de 1985/6. Dos de los tres conjuntos fueron desguazados y partes del tercero enviadas al Museo Nacional del Ferrocarril donde se incorporó a la APT-E.
A pesar de la turbulenta historia del APT, el diseño fue muy influyente e inspiró directamente a otros trenes de alta velocidad como el Pendolino . El considerable trabajo de electrificación que se llevó a cabo mano a mano con APT se aprovechó con diseños no basculantes más nuevos, como el British Rail Class 91 . El sistema de inclinación del APT fue devuelto a la WCML en el British Rail Class 390 , basado en el diseño del tren basculante de Fiat Ferroviaria y construido por Alstom . Otras características pioneras en APT, como el frenado hidrocinético utilizado para detener el tren dentro de las separaciones existentes, no se han adoptado.
Tras la nacionalización de los ferrocarriles del Reino Unido en 1948, los Ferrocarriles Británicos , como se los conocía entonces, se enfrentaron a reducciones significativas en el número de pasajeros a medida que el automóvil se hizo más popular rápidamente durante las décadas de 1950 y 1960. En 1970, el número de pasajeros era aproximadamente la mitad de lo que había sido inmediatamente antes de la Segunda Guerra Mundial . En un intento por mantener un nivel de rentabilidad, el gobierno encargó un informe que resultó en el abandono de muchas líneas como parte del " Beech Axe " de 1963. A pesar de esta importante reestructuración, la organización todavía se construyó sobre líneas anteriores a la guerra, con rutas que datan del siglo XIX. El mantenimiento de la red generó problemas con descarrilamientos cada vez más comunes.
En 1962, el Dr. Sydney Jones fue contratado fuera del departamento de armas de RAE Farnborough con el objetivo final de que sucediera como líder de investigación de BR en sustitución de Colin Ingles, quien se jubiló en 1964. [1] Al investigar el problema del descarrilamiento, descubrieron que gran parte del problema podría atribuirse a un problema conocido como oscilación de caza . Esto era bien conocido en el mundo ferroviario, pero solía ocurrir sólo a altas velocidades. En la red BR, especialmente en vagones de mercancías con ruedas desgastadas, se veía a velocidades tan bajas como 20 millas por hora (32 km/h). [2] Jones estaba convencido de que la oscilación de caza era un efecto similar al problema del aleteo aeroelástico encontrado en aerodinámica , y decidió contratar a alguien del campo de la aeronáutica para investigarlo. [1]
En octubre de 1962, se le asignó el puesto a Alan Wickens. Wickens era un experto en dinámica que había trabajado anteriormente en Armstrong Whitworth en el misil Sea Slug y luego durante un período en Canadair en Montreal antes de regresar al Reino Unido y unirse al proyecto de misiles Blue Steel . [a] Cuando el siguiente Blue Steel II fue cancelado a favor del Skybolt diseñado en EE. UU. , Wickens dejó AV Roe porque "vio la escritura en la pared". Respondió a un anuncio de BR y durante la entrevista respondió que no tenía ningún conocimiento y poco interés en el diseño de bogies ferroviarios. Más tarde se reveló que esta fue la razón por la que lo contrataron. [3]
Durante los siguientes años, el equipo de Wickens llevó a cabo lo que se considera el estudio más detallado jamás realizado sobre la dinámica de ruedas de acero sobre rieles. A partir de un trabajo incompleto de FW Carter de 1930, el equipo estudió bogies convencionales de dos ejes y rápidamente descubrió que, como Jones había sospechado, el problema era la inestabilidad dinámica. De este trabajo surgió el concepto de una velocidad crítica en la que la caza se convertiría en un problema. [4] Este trabajo se amplió luego a los diseños únicos de vagones sin bogie de dos ejes utilizados en la red de mercancías de BR, donde el problema se modificó aún más por la dinámica de todo el vehículo. [1]
Wickens concluyó que un sistema de suspensión adecuadamente amortiguado podría eliminar el problema. La idea clave fue que la suspensión tenía que ser vertical, como lo era en el pasado cuando se basaba en ballestas , pero también horizontal para evitar pequeños desplazamientos que provocaran oscilaciones. Se utilizaron computadoras para simular el movimiento y desarrollar reglas sobre cuánta amortiguación sería necesaria para evitar el problema a una velocidad determinada. [5] En 1964, este trabajo había producido el primer vehículo de carga de alta velocidad , HSFV-1, un vagón de carga sin bogie capaz de viajar con seguridad a velocidades de hasta 140 mph (225 km/h). [4] El mismo trabajo sugirió que no existía un límite superior práctico para las velocidades alcanzables en términos de dinámica, y que cualquier limitación en el rendimiento máximo se debería a otros factores como la tracción o el desgaste de las líneas. Finalmente, se probaría una serie de seis diseños de HSFV hasta 1976, [6] y el último, HSFV-6, entró en servicio ese año. [7]
Durante este período, la división de Negocios de Pasajeros de BR elaboró un informe que sugería que el ferrocarril podría competir con la carretera y el aire, pero sólo si los trenes circulaban más rápido. Al estudiar el aumento del número de pasajeros debido a la introducción de los motores "Deltic" Clase 55 de British Rail en la línea principal de la costa este y los efectos de la electrificación en la WCML, que mejoró los tiempos de viaje entre un 20 y un 30%, concluyeron que cada milla por Un aumento de velocidad de una hora (1,6 km/h) daría como resultado un aumento del 1% en el número de pasajeros. Esta regla básica aparentemente se demostró en Japón, cuando la línea Shinkansen Tokio-Osaka funcionó desde 1964 con gran éxito. [4]
El Shinkansen proporcionó un viaje suave a velocidades de hasta 201 km/h (125 mph) mediante la instalación de nuevas líneas dedicadas a viajes de alta velocidad. La ruta más utilizada de BR, la WCML, tenía del orden de 6 millones de pasajeros al año entre Londres y Manchester , [ dudoso – discutir ] muy lejos de los 120 millones de la ruta Tokio-Osaka. Dados estos niveles de pasajeros, era muy poco probable que se financiara una nueva línea para uso de alta velocidad. [4] Esto presentó un problema para cualquier tipo de operación de alta velocidad en la ruta porque la línea existente contenía muchos giros y curvas, y doblarlas a alta velocidad causaría fuerzas laterales que dificultarían el caminar y arrojarían artículos de las mesas hacia el piso.
La solución tradicional a este problema es inclinar los carriles en las curvas, efecto conocido como peralte o peralte . Esto tiene el efecto de hacer que las fuerzas laterales estén más alineadas con el piso, reduciendo las fuerzas laterales. Debido a que grandes cantidades de peraltes son más difíciles de construir y mantener, y también debido a la necesidad de tener en cuenta el tráfico más lento o la posibilidad de que un tren se detenga dentro de la curva (ambos casos, en consecuencia, experimentarían una fuerza para detenerse). el interior de la curva, condición conocida como exceso de peralte ), una larga experiencia había demostrado que la cantidad máxima de peralte que se podía aplicar a líneas con tráfico mixto era de 6,5 grados. [8]
Dados los radios de curva que normalmente se encuentran en el WCML, esto significaba que incluso con la cantidad máxima permitida de peralte aplicada, las velocidades no podían aumentarse mucho por encima del rango de 100 mph (161 km/h) sin volver a experimentar fuerzas laterales excesivas. Dado que el factor que limita inicialmente la velocidad no es la seguridad contra descarrilamientos o vuelcos, sino únicamente la comodidad de los pasajeros, la solución para aumentar aún más la velocidad es inclinar también las carrocerías de los vagones, aunque esto no influye en las fuerzas que actúan sobre las ruedas. Al nivel del carril, mantiene las fuerzas laterales experimentadas dentro del habitáculo a un nivel confortable incluso a velocidades aún mayores.
Talgo presentó el primer diseño práctico de carro basculante a finales de los años cincuenta. Consistía en un solo bogie colocado entre los vagones del tren con las carrocerías suspendidas de un marco en A centrado en el bogie con un pivote cerca de la parte superior. Cuando el tren tomaba una curva, las fuerzas centrífugas hacían que la carrocería se balanceara como un péndulo, alcanzando de forma natural el ángulo de inclinación adecuado. Sin embargo, este sistema tenía un retraso claro entre la entrada a la curva y el movimiento de la carrocería hacia afuera, y luego pasaba este ángulo y luego oscilaba brevemente hasta establecerse en el ángulo correcto. Al atravesar una serie de curvas, como en un patio de maniobras, tendía a oscilar de manera alarmante. Aunque varios diseños semiexperimentales de la década de 1970 lo utilizaron, como el UAC TurboTrain , el concepto no se utilizó ampliamente. [4]
En 1964, varios grupos de investigación anteriormente dispersos de BR se organizaron en la nueva División de Investigación de Derby . Fue aquí donde se estaba desarrollando el trabajo final sobre el HSFV de Wickens. [9] Al principio hubo cierta discusión sobre si se apoyaría o no un tren de alta velocidad; Después del Beeching Axe de 1963, no estaba claro qué tamaño de red estaba dispuesto a apoyar el gobierno y si un nuevo diseño debería apuntar a un servicio interurbano de mayor velocidad, donde se necesitaría una nueva locomotora para reemplazar las envejecidas Deltics. de todos modos, o un sistema más simple para un mejor rendimiento en los suburbios.
En 1965, Wickens había contratado a un pasante, el ingeniero holandés AJ Ispeert, y le había pedido que realizara algunos de los primeros trabajos en sistemas de inclinación activos. [3] Estos reemplazarían el sistema Talgo pasivo similar a un péndulo con un sistema que utiliza cilindros hidráulicos que conducirían rápidamente el automóvil al ángulo adecuado y lo mantendrían allí sin ningún balanceo. Una ventaja importante para el uso del BR era que el centro de rotación podía estar en el medio del automóvil, en lugar de en la parte superior, lo que significaba que el movimiento total encajaría dentro del ancho de carga británico más pequeño . [3] Ispeert presentó un informe sobre el concepto en agosto de 1966. [9]
Wickens señaló que el sistema de suspensión de un solo eje de BR tendría menos resistencia a alta velocidad y que su peso más liviano lo haría más estable a altas velocidades que los bogies convencionales de dos ejes. En noviembre de 1966, escribió un informe pidiendo un programa de dos años para construir y probar un vehículo de pasajeros de alta velocidad, [9] esencialmente un automóvil experimental como el HSFV-1 pero para uso de pasajeros en lugar de carga. Los planes originales preveían una única carrocería ficticia y dos bogies para probar el sistema de suspensión e inclinación a alta velocidad. Establecieron el ángulo de inclinación máximo en 9 grados, que podría agregarse a cualquier peralte en la plataforma del riel subyacente. [3]
El programa de diseño fue organizado por Mike Newman, mientras que Alastair Gilchrist dirigió la parte de investigación. Newman señaló que era poco probable que un solo vagón respondiera preguntas prácticas como cómo funcionaría el tren como una unidad completa, y que una carrocería ficticia no respondería a la pregunta de si el mecanismo de inclinación realmente podría construirse debajo del piso sin sobresalir hacia la cabina. . En consecuencia, más tarde ese mismo noviembre, Newman y Wickens elaboraron planes para un tren experimental completo cuyo objetivo de diseño no era sólo estudiar el sistema de inclinación, sino hacerlo en líneas reales. [3] [9]
Wickens llevó los planos a Sydney Jones, quien inmediatamente aceptó la idea. El objetivo de rendimiento se fijó en la cifra muy redondeada de 250 km/h (155 mph). De acuerdo con los objetivos de la gestión de BR de proporcionar tiempos de viaje más rápidos en lugar de solo velocidades más rápidas, también exigieron que el tren girara en las esquinas un 40% más rápido. [10] Llamaron a la propuesta Tren Avanzado de Pasajeros. Jones llevó la propuesta al presidente de BR, Stanley Raymond, a quien le gustó la idea. Sin embargo, la junta no pudo proporcionar fondos suficientes para desarrollarlo y alentó a Jones a acercarse al Ministerio de Transporte para obtener fondos adicionales. [3]
Jones así lo hizo y pasó los siguientes dos años recorriendo los pasillos de Whitehall cuando un funcionario público tras otro coincidieron en que era una gran idea pero que en realidad era trabajo de otra persona aprobarla. A pesar de haber sido desanimado repetidamente, Jones insistió, especialmente con el científico jefe del gobierno, Solly Zuckerman , [4] en establecer un sistema de financiación estable para todo el tema de la investigación ferroviaria. Esto se finalizó como el Programa Conjunto entre el Ministerio de Transporte y la Junta de Ferrocarriles Británicos, compartiendo los costos 50:50. El Programa duraría dieciséis años, desde enero de 1969 hasta marzo de 1985. Los dos primeros programas fueron APT y el Proyecto de Control de Trenes. [11]
Otro de los muchos objetivos de Jones para el APT era que no causara desgaste adicional en las líneas. Las cargas instantáneas sobre la vía varían con el cuadrado de la velocidad, por lo que un tren más rápido aumentaría considerablemente el desgaste de la carretera. Para compensar este efecto, se requirió que el tren cumpliera con estrictos límites de peso y se eliminó la posibilidad de utilizar motores diésel convencionales , que simplemente eran demasiado pesados. El equipo seleccionó la energía de las turbinas de gas como solución, considerando inicialmente el Rolls-Royce Dart . [4]
Cuando se aseguró la financiación, varias notas de diseño aún no estaban finalizadas, por lo que el cronograma se extendió hasta julio de 1971 para proporcionar tiempo adicional para la etapa de definición del proyecto. En mayo de 1969 se habían decidido estas cuestiones y surgió el diseño final. El tren experimental tendría cuatro vagones; dos coches de motor colocados en cada extremo y dos coches de pasajeros entre ellos llenos de sistemas experimentales de medición y registro. Durante el tiempo que Jones estaba buscando financiación, estuvo disponible un motor experimental construido por Leyland para camiones, que fue diseñado para ser mucho menos costoso. El Dart se abandonó y la energía sería suministrada por cuatro turbinas de gas Leyland 2S/350 de 300 caballos de fuerza (220 kW) en cada automóvil, junto con una quinta turbina conectada a un generador para alimentar el equipo en los automóviles de pasajeros. [12] Durante el período de prueba, los motores se actualizaron progresivamente a 330 caballos de fuerza (250 kW). [13]
Después de muchos meses estudiando diversos sistemas de transmisión, cuando ya estaba terminando la fase de definición, finalmente se decidieron por utilizar una transmisión eléctrica, como una locomotora diésel-eléctrica. [12] Finalmente, debido a la presión del cronograma, se decidió no utilizar un solo bogie articulado entre los vagones, y se utilizarían dos bogies convencionales en cada vagón. [12] Jim Wildhamer, contratado recientemente de Westland Helicopters , diseñó una carrocería de estructura espacial para los autos eléctricos basada en tubos de acero soldados en lugar de la construcción semi-monocasco utilizada en los autos de pasajeros. [14]
Los contratos para las distintas partes del diseño se enviaron en julio de 1969. Hawker Siddeley Dynamics ganó el contrato para las suspensiones y sistemas de frenos, GEC y English Electric ganaron el contrato para los vagones de remolque, y en ese momento Leyland ya había sido seleccionado para los motores. [14] Con el tiempo, varios de estos contratos fueron retirados y los equipos asumieron el diseño internamente, cancelando el contrato de suspensiones con Hawker Siddeley en febrero de 1970. El diseño de los bogies se hizo cargo y la construcción física se contrató a British Rail Engineering. mientras que la construcción del vehículo motorizado se arrendó a Metro-Cammell . [14]
Mientras se realizaba este trabajo, también se inició el trabajo en una instalación experiencial para el diseño. Situadas detrás de las oficinas principales de los laboratorios de Derby, Kelvin House, las nuevas instalaciones incluían una plataforma de rodillos para probar los motores, un dinamómetro de frenos y varios bancos de pruebas para probar los sistemas de suspensión e inclinación. El nuevo laboratorio se inauguró el 26 de octubre de 1970. Además, se compró una sección de vía de 13,25 millas (21,32 km) entre Melton Mowbray y Edwalton como pista de pruebas. Esta era originalmente la línea principal a Nottingham , pero ahora es redundante después del Beeching Axe. Este contenía una sección recta de 4,8 km (3 millas), muchas curvas y varios túneles estrechos que serían útiles para pruebas de aerodinámica. Se construyó un conjunto de edificios de mantenimiento a lo largo de esta línea en Old Dalby, y la línea en su conjunto pasó a ser conocida como Old Dalby Test Track . [14]
Aunque la construcción del tren fue relativamente sencilla, aparecieron varios problemas más graves en los sistemas de potencia y control. Por lo tanto, se tomó la decisión de construir dos vehículos motorizados adicionales como estructuras sin terminar y sin potencia. En cambio, estos vagones serían arrastrados por locomotoras convencionales para proporcionar datos sobre los sistemas de inclinación y frenado, así como sobre la dinámica de los vehículos. El 14 de abril de 1970 se envió un contrato para los dos coches adicionales y se ejecutó por primera vez en septiembre de 1971. Se asignó el nombre "POP", un acrónimo de "power-zero-power", que indica el diseño de dos coches de potencia. sin turismos en el medio. [14]
La elección de un diseño de estructura espacial para los coches motores resultó afortunada, ya que durante la construcción los ingenieros concluyeron que el embalaje de los distintos elementos dentro del coche lo haría dinámicamente inestable. Necesitaban más espacio para distribuir las piezas, por lo que se tomó la decisión de aproximadamente duplicar la longitud de los coches motores. Esto resultó fácil de hacer; A las estructuras que ya se estaban construyendo en Metro-Cammell simplemente se les insertaron secciones adicionales de tubo de acero y la construcción apenas se vio afectada. [14]
Los vagones POP no tenían revestimiento y estaban rematados con una estructura espacial que sostenía lastre para simular las distintas partes del diseño prospectivo. El acrónimo "POP" pronto se volvió inexacto cuando se añadió un vagón de pasajeros para hacer un tren de tres vagones, momento en el que a los vagones propulsores también se les dieron carrocerías. El POP sufrió una serie de cambios, en particular probando diferentes diseños de bogie, a lo largo de su vida. [3]
Mientras POP probaba los conceptos básicos, la construcción del tren de pruebas continuaba en el laboratorio de Derby. El conjunto estaba lo suficientemente completo a finales de 1971 para una ceremonia oficial de nombramiento, donde se convirtió en APT-E (para Experimental). Hizo su primer recorrido a baja velocidad desde Derby a Duffield el 25 de julio de 1972. Al llegar a Duffield, el sindicato ASLEF inmediatamente lo "bloqueó", prohibiendo a sus miembros realizar cualquier trabajo relacionado con el tren. Su queja fue que el APT-E tenía una silla de un solo operador, lo que tomaron como prueba de que BR estaba pasando a trenes de un solo operador. Un amable inspector ayudó al equipo a trasladar el tren de regreso a Derby por la noche. Esto resultó en una huelga nacional de un día que costó más que todo el proyecto APT-E. [4]
En este punto, el POP había demostrado una serie de problemas y los ingenieros aprovecharon la oportunidad para iniciar una revisión importante del diseño. El principal problema fue el diseño de los bogies no propulsados, que no eran estables y no podían utilizarse para recorridos a alta velocidad. Un automóvil motor se retuvo en el laboratorio, mientras que el otro y los dos automóviles de pasajeros se enviaron a Derby Works para su modificación. Los principales cambios fueron endurecer los vagones propulsores y reemplazar los bogies sospechosos con una versión del bogie propulsado sin los motores. Otros cambios incluyeron la eliminación de los recuperadores cerámicos de las turbinas por razones de confiabilidad, aunque esto aumentó dramáticamente el uso de combustible, y la adición de una pequeña área de asientos al automóvil de pasajeros para uso VIP. [15]
Las negociaciones del contrato sobre el ferrocarril de alta velocidad concluyeron en el verano de 1973, justo a tiempo para que el APT-E modificado de tres vagones saliera del taller en agosto de 1973. Luego, el tren inició una serie de pruebas que duraron ocho meses, cubriendo los detalles del suspensión, frenado, rendimiento en curvas y resistencia. Sin embargo, la confiabilidad fue un problema grave y regresó a los talleres para una segunda revisión en marzo de 1974. Entre los muchos cambios para esta ronda estuvo el cambio de las turbinas anteriormente dedicadas a la entrega de energía a los automóviles de pasajeros para agregar potencia adicional a la tracción. motores, al mismo tiempo que reemplaza todas las turbinas con una versión mejorada de 330 caballos de fuerza (250 kW), mejorando la potencia total por automóvil de 1200 a 1650 caballos de fuerza (890 a 1230 kW). Otros cambios incluyeron nuevos cojinetes de motor y la devolución y modificación similar del segundo automóvil motor, anteriormente utilizado en el laboratorio. [15]
El tren de cuatro vagones reconstruido volvió a funcionar en junio de 1974. El 10 de agosto de 1975 alcanzó 152,3 mph (245,1 km/h) [16] en la región occidental entre Swindon y Reading, estableciendo el récord del Reino Unido. [15] Luego estableció el récord de ruta de Leicester a London St. Pancras en 58 minutos y 30 segundos el 30 de octubre de 1975, a una velocidad promedio de poco más de 101 millas por hora (163 km/h) a través de esta ruta sinuosa. [15] También se probó exhaustivamente en Midland Main Line desde St. Pancras y en Old Dalby Test Track, donde en enero de 1976 alcanzó una velocidad de 143,6 mph (231,1 km/h).
Las pruebas del APT-E terminaron en 1976, y el tren único fue enviado directamente al Museo Nacional del Ferrocarril en York el 11 de junio de 1976. [15] Durante sus pruebas cubrió aproximadamente 23.500 millas (37.800 km), poniendo fin a una carrera que se considera una éxito, pero no se puede decir que el tren haya sido probado exhaustivamente; en tres años cubrió menos distancia que la que recorrería un automóvil familiar promedio en ese período. En comparación, el primer prototipo de TGV , el TGV 001 , también propulsado por turbinas de gas, recorrió 320.000 kilómetros (200.000 millas) entre 1972 y 1976. [17]
Mientras el APT-E todavía estaba en construcción, el equipo ya estaba en el diseño de una versión de producción. Jones encontró un aliado en Graham Calder, quien había sido ascendido a ingeniero mecánico jefe (CME) de BR en 1971. En ese momento, imaginaban construir dos nuevos trenes experimentales; uno era esencialmente una versión alargada del APT-E con potencia de turbina, y el otro era similar, pero impulsado por líneas eléctricas aéreas a través de pantógrafo (pan). [15]
A medida que los datos llegaban del POP y del APT-E, se estaban realizando una serie de cambios en el diseño. Entre los cambios más problemáticos estuvo la salida de Leyland del mercado de turbinas, tras haber llegado a la conclusión de que el concepto de un camión propulsado por turbinas no era económicamente viable. La compañía acordó continuar apoyando el proyecto de todos modos, incluido el lanzamiento de una versión más potente de 350 caballos de fuerza (260 kW), pero dejó en claro que el diseño de producción tendría que encontrar otra solución. En noviembre de 1972, los planes cambiaron para construir cuatro versiones eléctricas para operar en el WCML y otras dos versiones de turbina. A partir de ese momento las versiones de turbina fueron quedando cada vez más atrás y finalmente fueron canceladas. [15]
Esto pudo haber sido una bendición disfrazada; la crisis del petróleo de 1973 hizo que los precios del combustible aumentaran hasta tres veces y los motores de turbina tenían notoria sed; El TurboTrain utilizó entre un 50 y un 100% más de combustible que los conjuntos convencionales que circulan por las mismas rutas. [18] El uso de un recuperador por parte de Leyland mejoró esto considerablemente, pero resultó ser un problema de mantenimiento. [4]
Con la decisión de pasar principalmente a la electrificación tomada en noviembre de 1972, Jones comenzó a formar un equipo de gestión más grande para llevar el diseño a servicio. Esto resultó en la transferencia del diseño en abril de 1973 de la división de investigación a la Oficina del Ingeniero Mecánico y Eléctrico Jefe. Un equipo conjunto de las dos divisiones, dirigido por David Boocock, llevó a cabo una revisión. [19]
Como resultado de esta revisión se realizaron una serie de cambios adicionales en el diseño. Un problema importante fue el reciente descubrimiento de que las líneas aéreas de la WCML estaban sujetas a la creación de grandes olas en las líneas a velocidades superiores a 200 kilómetros por hora (120 mph). Esto no suponía un problema para dos trenes seguidos a una distancia de varios kilómetros, pero sí un problema grave para un solo tren con pantógrafos en ambos extremos. La solución obvia era utilizar un solo pantógrafo en la parte delantera o trasera y luego hacer circular la energía entre los autos, pero esto fue prohibido por preocupaciones sobre la presencia de energía de 25 kV en los autos de pasajeros. [19] [b]
Se consideró la posibilidad de colocar ambos motores uno detrás del otro en un extremo del tren, pero surgieron preocupaciones sobre las fuerzas de pandeo excesivas al empujar el tren a altas velocidades con la función de inclinación activa. Entonces, finalmente, el equipo de diseño optó por colocar los motores uno detrás del otro en el centro del tren. [19] Los dos motores serían idénticos y ambos llevarían un pantógrafo para recoger energía, pero en funcionamiento normal solo la parte trasera de los dos motores elevaría su pantógrafo, y el otro motor recibiría energía a través de un acoplamiento a lo largo del techo. . La energía se convertía a corriente continua mediante tiristores ASEA , suministrando cuatro motores de tracción de CC de 1 megavatio (1300 hp) montados en cada vagón motor. Los motores de tracción se trasladaron desde los bogies al interior de la carrocería, reduciendo así el peso no suspendido. Los motores transmitían su potencia a través de cajas de cambios internas, ejes cardán y mandos finales de pluma .
Otros cambios sugeridos por la experiencia en APT-E incluyeron cambios en la suspensión vertical de amortiguadores hidráulicos convencionales a bolsas de aire, lo que mejoraría la calidad de marcha y tendría menores requisitos de mantenimiento. Por razones de servicio, los vagones motores fueron rediseñados para tener sus propios bogies en una disposición Bo-Bo, de modo que pudieran retirarse fácilmente del tren, a diferencia del diseño articulado anterior que conectaba los vagones adyacentes entre sí y dificultaba la división del tren. . Los turismos conservaron el diseño articulado, pero se realizaron una serie de cambios debido a la experiencia con el APT-E. Finalmente, se deseaba un sistema que provocara que el sistema de inclinación fallara en la posición vertical, ya que APT-E había fallado en la posición inclinada en varias ocasiones. [19]
Como parte de la misma revisión, el equipo notó que una ligera reducción en la velocidad máxima simplificaría enormemente una serie de puntos de diseño y eliminaría la necesidad de frenos hidrocinéticos. Sin embargo, se tomó la decisión de seguir adelante con la especificación original para proporcionar la máxima velocidad posible. El gobierno acordó pagar el 80% del coste de ocho trenes. [4]
Fue durante este tiempo que otros grupos dentro de BR comenzaron a agitarse contra la APT, diciendo que era simplemente un paso demasiado grande para darlo en un solo diseño. Propusieron construir un diseño mucho más simple, propulsado por motores diésel convencionales y sin inclinación, pero capaz de alcanzar velocidades de hasta 201 km/h (125 mph) y capaz de circular en cualquier lugar de la red BR. Surgió en 1970 como el Tren de Alta Velocidad (HST) y su desarrollo avanzó rápidamente. [4] [20] [21]
A medida que el programa APT continuaba, la dirección comenzó a tener luchas internas. Se retuvieron recursos de ingeniería experimentados para el proyecto APT, utilizándolos en cambio para seguir adelante lo más rápidamente posible con lo que veían como un rival convencional de APT. [22] Como parecía que el HST sería una apuesta relativamente segura, la junta directiva de BR vaciló sobre el proyecto APT, y finalmente redujo el número de trenes a cuatro. Posteriormente, el gobierno redujo esta cantidad a tres en una ronda de recortes presupuestarios de 1974. [4]
Aunque la disposición del motor central era la más sencilla en términos de solución de los problemas técnicos inmediatos, causaría importantes problemas en términos operativos. Había un paso a través de los vagones motores que conectaban las dos mitades del tren, pero era ruidoso, estrecho y no estaba permitido para los pasajeros. En cambio, cada extremo del tren ahora requería su propio vagón restaurante e instalaciones similares. El diseño dividido también presentó problemas en las estaciones, donde ahora solo se podían utilizar los dos extremos de los andenes, mientras que el equipo normal podía estacionar con las locomotoras fuera del extremo del andén. [19]
Aunque todos los equipos auxiliares, como iluminación, aire acondicionado y compresores de aire, estaban alimentados por alternadores de motor accionados desde la línea aérea de 25 kV, se reconoció que si se produjera un corte de energía, las condiciones en los vehículos de pasajeros rápidamente se volverían insoportables e incluso inseguras. Cada furgoneta con remolque, es decir, los vehículos delanteros y traseros, estaba equipado con un generador de alternador diésel capaz de suministrar la energía auxiliar mínima necesaria. Los alternadores diésel se pusieron en marcha utilizando motores neumáticos alimentados por el sistema de aire del tren, ya que el APT llevaba pocas baterías.
El APT fue diseñado para circular más rápido que los trenes existentes en la misma vía. A las velocidades de diseño de la APT, no era posible que el operador leyera los límites de velocidad en las señales a lo largo de la vía a tiempo para reducir la velocidad si fuera necesario. En su lugar, se introdujo un nuevo sistema que utiliza una pantalla de cabina basada en transpondedor llamado "C-APT". Una señal de radio del tren provocó que un transpondedor montado en la vía devolviera el límite de velocidad local. Estos transpondedores sellados y sin alimentación se colocaron a intervalos no superiores a 1 km. Se proporcionaron restricciones de velocidad de aproximación a la distancia adecuada, junto con una alerta audible; no reconocer estas alertas resultaría en una aplicación automática del freno. C-APT fue impulsado por un sistema informático a bordo redundante que utiliza microprocesadores Intel 4004 . Las unidades de seguimiento eran esencialmente las mismas que las modernas balizas Balise francesas . [23]
El sistema de frenos hidrocinético fue exitoso y confiable en el APT-E y se mantuvo para el APT-P con una serie de mejoras de diseño a partir de las lecciones aprendidas en el APT-E. Sin embargo, como medida de reducción de energía, los frenos de fricción accionados hidráulicamente utilizados para baja velocidad se modificaron para que fueran alimentados por un intensificador hidráulico pasivo en lugar de un paquete de energía hidráulica.
Aunque el APT-P utilizó gran parte de la tecnología desarrollada en el APT-E, la construcción del primer APT-P se retrasó varias veces. El primer vagón motor salió de la fábrica de locomotoras de Derby en junio de 1977 y los primeros turismos el 7 de junio de 1978, con un año de retraso. El primer tren completo no estuvo listo hasta mayo de 1979. [4] Entró en pruebas poco después y estableció el récord de velocidad del Reino Unido en 162,2 millas por hora (261,0 km/h) en diciembre de 1979, [4] un récord que se mantuvo hasta que fue superado. por un Eurostar Clase 373 en julio de 2003. [24] Se entregaron dos ejemplos adicionales, cada uno con cambios menores, uno a finales de 1979 y el último en 1980. Propuesto inicialmente en la década de 1960, y dado el visto bueno a principios de la década de 1970. , el diseño ahora estaba significativamente retrasado. [4]
Los largos retrasos en la producción del prototipo significaron que las unidades de freno tuvieron que almacenarse durante un largo período antes de ser instaladas. El cambio de una mezcla de aceite a agua y glicol requirió que los cilindros estuvieran cubiertos internamente con una capa anticorrosión, que se rompía durante el almacenamiento. En las pruebas, los cilindros fallaron repetidamente y la pérdida de presión hizo que el tren tardara casi el mismo tiempo en reducir la velocidad de 25 mph a pararse que en reducir la velocidad de 125 mph a 25 mph. Durante la puesta en servicio, debido a este y otros problemas de desarrollo, se modificaron e intercambiaron todos los ejes de los trenes.
Los sistemas de aire comprimido que accionaban los frenos y accionaban las puertas y otras piezas móviles eran otra fuente de problemas. La tubería de aire normalmente se tendería de tal manera que hubiera puntos bajos naturales donde el agua condensada del aire se acumularía y podría eliminarse. En APT, estos recorridos eran tortuosos y daban lugar a numerosos puntos donde el agua se acumulaba y, en climas fríos, se congelaba. El equipo de puesta en servicio encontró una solución diseñada por Westinghouse que eliminaría el agua producida por los compresores, pero el equipo de diseño no aceptó la solución. Afirmaron que el problema no ocurriría con una formación de tren completa, a diferencia de la formación más corta utilizada en la puesta en servicio.
Finalmente, sólo en la fase de puesta en servicio del APT-P se descubrió que algunas partes del WCML habían sido construidas de tal manera que, si dos trenes APT-P con sus sistemas de inclinación fallaban y los vagones atascados en la posición inclinada hacia dentro se encontraban, se golpearían unos a otros. El ferrocarril no se había construido teniendo en cuenta los trenes inclinados y las envolventes dinámicas eran demasiado pequeñas para una APT inclinada. El efecto no se observó con los trenes convencionales ya que, sin inclinación, sus movimientos se mantenían dentro de la envolvente dinámica.
Para agravar los problemas, en 1980 otra reorganización resultó en la disolución del equipo de APT, dejando la responsabilidad del proyecto repartida entre varias divisiones. [4]
Mientras el equipo de puesta en marcha seguía informando y solucionando problemas en el diseño del APT, la dirección de BR estaba bajo una presión cada vez mayor por parte de la prensa. A principios de la década de 1980, el proyecto llevaba más de una década en funcionamiento y los trenes todavía no estaban en servicio. Private Eye lo satirizó con un calendario que proclamaba "La llegada de la APT a la Plataforma 4 tiene quince años de retraso". [25] [26] La presión de la prensa condujo a la presión política que condujo a la presión de la dirección, y se le dijo al equipo de la APT que pusiera el tren en funcionamiento a pesar de sus continuos problemas.
El 7 de diciembre de 1981, la prensa fue invitada a bordo del APT para su primer viaje oficial de Glasgow a Londres, durante el cual estableció un récord de cronograma de 4 horas y 15 minutos. Sin embargo, los informes de prensa se centraron en una clara sensación repugnante procedente del sistema de inclinación y apodaron al APT como el "jinete mareado". También informaron que la azafata, Marie Docherty, sugirió que la solución era "simplemente pararse con los pies separados". Un ingeniero de BR sugirió que los periodistas simplemente estaban demasiado borrachos con el alcohol gratuito de BR. [25] En su viaje de regreso desde Londres al día siguiente, uno de los vagones se quedó atascado en una posición rotada cuando falló el sistema de inclinación, y esto fue ampliamente informado en la prensa. [16] Dos días después, la temperatura bajó y el agua de los frenos hidrocinéticos se congeló, lo que obligó al tren a finalizar el servicio en Crewe . [27]
APT se convirtió en el foco de una tormenta de noticias negativas en la prensa. Cuando se supo que sólo dos de los tres APT-P estaban en funcionamiento y el tercero estaría fuera de servicio por revisión y mantenimiento, la prensa lo denominó "Tren propenso a accidentes". [25] BR también hizo funcionar un segundo tren 15 minutos detrás de él en caso de que fallara, y dado que el tren estaba mezclado con el tráfico existente, su velocidad se limitó a 125 mph en lugar de su velocidad máxima. [25]
BR, desesperado por conseguir buena publicidad, contrató al ex presentador de Blue Peter, Peter Purves, para que hiciera el viaje desde Glasgow. A su llegada a Euston , Purves dijo que había tomado un "excelente desayuno en el entorno más encantador" y cuando se le preguntó sobre el tren, dijo que "es suave, silencioso y una experiencia totalmente encantadora". Sin embargo, mientras decía esto, se vio un ligero estremecimiento y se escuchó el sonido de platos tintineando. [25]
En 1981, BR contrató a la consultora Ford & Dain Partners para que elaborara un informe sobre el proyecto APT y hiciera sugerencias para mejorarlo. Produjo un informe provisional en noviembre de 1981 y una versión final en diciembre. [28] [29] Sus informes sugirieron primero que los aspectos técnicos del diseño estaban en gran medida completos, aunque llamaron la atención sobre el sistema de frenos, pero que la estructura de gestión era un problema grave y tenía que haber un solo gerente a cargo de todo el proyecto. Esto resultó en el nombramiento de John Mitchell para el puesto de director de la APT. [3] Las cosas mejoraron inmediatamente.
Entre las mejoras se encontraba una solución para el mareo que experimentaban los pasajeros. El equipo de puesta en servicio era muy consciente de este problema antes de que entrara en servicio, pero no se mencionó a la prensa cuando se detectó en las vías públicas. El problema se debió a dos efectos. Una era que el sistema de control no respondía instantáneamente, por lo que los autos tendían a no responder cuando comenzaba la curva y luego reaccionaban rápidamente para compensar este retraso. La solución para esto fue tomar información sobre la inclinación del coche de delante, dando al sistema la ligera ventaja de tiempo que necesitaba. El otro problema era similar al mareo , pero a la inversa. El mareo se produce cuando el sistema de equilibriocepción del cuerpo puede sentir el movimiento, pero dentro de una habitación cerrada este movimiento no se puede ver. En APT, se podía ver fácilmente la inclinación cuando el tren entraba en las curvas, pero no se percibía este movimiento. El resultado fue el mismo, una confusión entre el sistema visual y el de equilibriocepción. La solución fue casi trivial; Reducir ligeramente la cantidad de inclinación para que fuera deliberadamente menor de lo necesario resultó en una pequeña cantidad de fuerza centrífuga sobrante que el sistema de equilibriocepción percibió como perfectamente natural, lo que demostró curar el efecto.
Esto también condujo a otro descubrimiento embarazoso. El trabajo que sugirió la cantidad de inclinación necesaria para reducir las fuerzas laterales a niveles aceptables finalmente se remonta a una breve serie de estudios realizados por un tren de vapor en un ramal en el norte de Gales en 1949. Una serie de estudios actualizados realizados en 1983 demostró que se necesitaba menos inclinación, unos seis grados. Esto estaba dentro del rango posible mediante el peralte, lo que sugería que la inclinación podría no ser necesaria en absoluto. [17]
Los trenes APT-P se reintrodujeron discretamente en servicio a mediados de 1984, pero no se mencionan como tales en ninguno de los horarios; los pasajeros sabrían si estaban tomando APT solo cuando llegara a la plataforma. Estos trenes demostraron funcionar bien y aparentemente los problemas se habían corregido. Sin embargo, la voluntad política y administrativa para continuar el proyecto y construir los vehículos de producción APT-S proyectados con capacidad de 140 mph se había evaporado.
Mientras tanto, el HST entró en servicio como InterCity 125 en 1976 y demostró ser un éxito total. Su funcionamiento con diésel y velocidades ligeramente más bajas también significaron que podría operar en una mayor parte de la red de BR. La presión para abandonar APT en favor de HST fue continua. Los partidarios de la APT estaban cada vez más aislados y el sistema fue retirado del servicio en el invierno de 1985/6. Esto se formalizó en 1987, cuando los trenes fueron desguazados y enviados a museos.
Un equipo APT-P se guardó en el depósito de Glasgow Shields y se utilizó una o dos veces como EMU para llevar a los periodistas desde Glasgow Central a la estación de tren de Anderston y viceversa, para el Centro de Conferencias y Exposiciones de Escocia . Un segundo APT-P estaba almacenado en una vía muerta detrás de Crewe Works. La APT-P de Glasgow y la tercera APT-P fueron descartadas sin publicidad.
El fracaso del proyecto APT fue objeto de numerosos informes en la década de 1980 y ha seguido siendo un tema de discusión desde entonces. Los escritores generalmente coinciden en que los aspectos técnicos del diseño se resolvieron en gran medida en el momento de la introducción de su segundo servicio, y atribuyen la mayor parte de la culpa de los retrasos a las cambiantes estructuras de gestión y las luchas internas dentro de BR entre APT y HST. También ha habido preocupaciones de que llevar a cabo el desarrollo dentro de BR fuera un problema importante en sí mismo, porque esto significaba que sus socios industriales no tenían aceptación y sus años de experiencia práctica estaban siendo ignorados. [17]
El cronograma de desarrollo también es un tema de considerable discusión. En comparación, el tren LRC canadiense comenzó a desarrollarse al mismo tiempo que el APT, desarrolló un sistema de inclinación activo único y entró en producción a finales de los años 1970. Al igual que APT, LRC también enfrentó problemas iniciales que tardaron algún tiempo en resolverse, y fue objeto de algunas reprimendas de la prensa por estos fracasos. A diferencia de APT, LRC no tenía competencia y la dirección tenía prisa por retirar el Turbo del servicio. Se le dio al sistema el tiempo que necesitaba para madurar sin posibilidad seria de cancelación. [30]
Se ha atribuido el lento ritmo de desarrollo de la APT al escaso presupuesto de 50 millones de libras esterlinas durante 15 años, aunque la prensa de la época lo desestimó como demasiado alto. [17] Esta cifra se ha comparado con los aproximadamente £100 millones gastados por British Leyland para desarrollar el Austin Mini Metro , un proyecto que era técnicamente trivial en comparación con el APT. [17]
Alan Williams [31] señala que se continuó trabajando en una nueva variante, el APT-U (APT-Update). Esto era esencialmente APT-P con el sistema de inclinación opcional y los motores reposicionados en cada extremo del tren con acoplamientos de potencia entre ellos. Posteriormente, ese proyecto pasó a llamarse InterCity 225 (IC225), quizás para distanciarlo de la mala publicidad que rodea a la APT-P. El diseño del autocar Mark 4 que se introdujo como parte de los nuevos conjuntos IC225 para la electrificación de la línea principal de la costa este permitió la modernización del mecanismo de inclinación, aunque esto nunca se implementó. Las locomotoras Clase 91 que impulsan las IC225 tenían características de diseño "importadas al por mayor" de los vagones de potencia APT-P, incluidos motores de tracción montados en la carrocería en lugar de bogies para reducir la carga no suspendida y tener el transformador debajo en lugar de encima del bastidor. para reducir el centro de gravedad. Sin embargo, a diferencia de los autos motorizados APT-P, nunca tuvieron la intención de inclinarse. [32] [33]
En 1976 Fiat Ferroviaria construyó el tren ETR 401, un tren basculante que utilizaba un sistema activo de 10 grados de inclinación que utilizaba giroscopios para detectar la curva en sus primeras fases para tener una inclinación más puntual y cómoda: por eso nació el proyecto FIAT ha tenido éxito desde los años 70. En 1982, FIAT compró algunas patentes de APT que se utilizaron para mejorar su tecnología para los trenes ETR 450. [34]
La introducción de la flota del Escuadrón denominada APT-S no se produjo como se había previsto originalmente. El proyecto APT sucumbió a una voluntad política insuficiente en el Reino Unido para persistir en resolver las dificultades iniciales experimentadas con las muchas tecnologías inmaduras necesarias para un proyecto innovador de esta naturaleza. La decisión de no proceder se tomó en un contexto de percepciones públicas negativas moldeadas por la cobertura mediática de la época. [35] [36] El APT es reconocido como un hito en el desarrollo de la actual generación de trenes basculantes de alta velocidad. [ cita necesaria ] 25 años después, con una infraestructura mejorada, los Pendolinos Clase 390 ahora coinciden con los horarios programados de la APT. La ruta de Londres a Glasgow por APT (horario de 1980/81) fue de 4 horas y 10 minutos, el mismo tiempo que el tiempo más rápido de Pendolino (horario de diciembre de 2008).
En 2006, en un viaje único y directo con fines benéficos, un Pendolino completó el viaje de Glasgow a Londres en 3 horas y 55 minutos, mientras que el APT completó el viaje opuesto de Londres a Glasgow en 3 horas y 52 minutos en 1984. [37]
El 17 de junio de 2021, un Pendolino llamado Royal Scot y operado por Avanti West Coast intentó batir el récord, pero no alcanzó el tiempo récord por solo 21 segundos. El tren de nueve vagones viajó sin parar a una velocidad promedio de 103 mph en la ruta de 401 millas. [38]
El análisis continuo de los datos recopilados durante el proyecto condujo a una mejor comprensión de las causas del desgaste de las vías y la necesidad de reducir la masa no suspendida en lugar de reducir el peso total del vagón. Esto llevó al desarrollo del BREL P3/T3 para British Rail Class 365 y British Rail Class 465 , que, entre otras mejoras, presentaba ruedas de radio más pequeño. BREL desarrolló aún más el concepto de producir el bogie suburbano avanzado, que fue un factor en la adquisición de BREL por ABB . [39]
La unidad APT-E ahora es propiedad del Museo Nacional del Ferrocarril y está en exhibición en su museo Locomotion en Shildon en el condado de Durham . Una unidad APT-P ahora está en exhibición en Crewe Heritage Center y se puede ver desde los trenes que pasan por la adyacente línea principal de la costa oeste junto con el vagón motorizado APT-P número 49006 que llegó en marzo de 2018 después de siete años en el Museo del Ferrocarril Eléctrico cerca. Coventry .
Durante eventos especiales, el remolque de conducción 370003 ofrece una experiencia de "inclinación" que implica inclinar el autocar cuando está estático.
