El Advanced Passenger Train ( APT ) fue un tren de alta velocidad con inclinación desarrollado por British Rail durante la década de 1970 y principios de la de 1980 para su uso en la West Coast Main Line (WCML). La WCML contenía muchas curvas y el APT fue pionero 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 logró un nuevo récord de velocidad ferroviaria británica el 10 de agosto de 1975 cuando alcanzó 152,3 millas por hora (245,1 km/h), solo para ser superado por el prototipo de servicio APT-P a 162,2 millas por hora (261,0 km/h) en diciembre de 1979.
El desarrollo de los prototipos de servicio se prolongó y, a finales de los años 70, el diseño llevaba una década en construcción y los trenes aún no estaban listos para entrar en servicio. La elección de Margaret Thatcher puso las cosas en un punto crítico y ella aludió a los recortes de financiación del proyecto. Ante la posibilidad de cancelación, la dirección de BR decidió poner en servicio los prototipos y los primeros viajes por la ruta Londres - Glasgow tuvieron lugar en diciembre de 1981.
Los problemas se resolvieron finalmente y los trenes volvieron a ponerse en servicio discretamente en 1984 con mucho mayor éxito. Para entonces, el tren de alta velocidad de la competencia, propulsado por un motor diésel convencional y sin la inclinación y el rendimiento del APT, había pasado por un proceso de desarrollo y pruebas a un ritmo rápido y ahora formaba la columna vertebral del servicio de pasajeros de BR. Todo el apoyo al proyecto APT se derrumbó cuando cualquier autoridad se distanció de lo que se estaba ridiculizando como un fracaso. Los planes para una versión de producción, APT-S, se abandonaron y los tres APT-P funcionaron durante poco más de un año antes de ser retirados nuevamente durante el invierno de 1985/6. Dos de los tres conjuntos se desmantelaron y partes del tercero se enviaron al Museo Nacional del Ferrocarril, donde se unió al APT-E.
A pesar de los desafíos a los que se enfrentó el APT, su diseño fue muy influyente e inspiró directamente a otros trenes de alta velocidad, como el Pendolino . El amplio trabajo de electrificación realizado junto con el APT se utilizó de manera efectiva en diseños posteriores sin inclinación, incluido el British Rail Class 91. El sistema de inclinación del APT se reintrodujo en la West Coast Main Line con el British Rail Class 390 , que se basó en el diseño del tren basculante de Fiat Ferroviaria y fue construido por Alstom . Sin embargo, ciertas características introducidas por el APT, como el sistema de frenado hidrocinético, no se han adoptado ampliamente.
Tras la nacionalización de los ferrocarriles del Reino Unido en 1948, British Railways , como se la conocía entonces, se enfrentó a reducciones significativas en el número de pasajeros a medida que el automóvil se volvía 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 " Hacha Beeching " de 1963. A pesar de esta importante reestructuración, la organización todavía se construyó sobre líneas que eran de antes de la guerra, con rutas que databan del siglo XIX. El mantenimiento de la red creó 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 asumiera el cargo de líder de investigación de BR de Colin Ingles, quien se jubiló en 1964. [1] Al investigar el problema del descarrilamiento, descubrieron que gran parte del problema podía atribuirse a un problema conocido como oscilación de búsqueda . Esto era bien conocido en el mundo ferroviario, pero tendía a ocurrir solo a altas velocidades. En la red de BR, especialmente en vagones de carga con ruedas desgastadas, se observaba a velocidades tan bajas como 20 millas por hora (32 km/h). [2] Jones estaba convencido de que la oscilación de búsqueda era un efecto similar al problema del aleteo aeroelástico encontrado en la aerodinámica , y decidió contratar a alguien del campo de la aeronáutica para que lo investigara. [1]
En octubre de 1962, Alan Wickens obtuvo el puesto. 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 Blue Steel II fue cancelado en favor del Skybolt diseñado por los EE. UU ., Wickens dejó AV Roe porque "vio lo que estaba por venir". Respondió a un anuncio de BR y, durante la entrevista, respondió que no tenía 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 de la dinámica de las ruedas de acero sobre raíles jamás realizado. A partir de un trabajo incompleto de FW Carter de 1930, el equipo estudió los bogies convencionales de dos ejes y descubrió rápidamente 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 oscilación se convertiría en un problema. [4] Este trabajo se amplió luego a los diseños únicos de vagones sin bogies 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 conclusión clave fue que la suspensión tenía que ser tanto vertical, como lo había sido en el pasado cuando se basaba en ballestas , pero también horizontal para evitar que pequeños desplazamientos desencadenaran oscilaciones. Se utilizaron computadoras para simular el movimiento y desarrollar reglas sobre cuánta amortiguación sería necesaria para evitar el problema para 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 bogies capaz de viajar de forma segura a velocidades de hasta 140 mph (225 km/h). [4] El mismo trabajo sugirió que no había 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 probarían 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 podía competir con la carretera y el aire, pero sólo si los trenes iban más rápido. Al estudiar el aumento de pasajeros debido a la introducción de las locomotoras British Rail Class 55 "Deltic" en la East Coast Main Line , y los efectos de la electrificación en la WCML que mejoró los tiempos de viaje entre un 20 y un 30%, concluyeron que cada aumento de 1 milla por hora (1,6 km/h) en la velocidad resultaría en un aumento del 1% en el número de pasajeros. Esta regla básica aparentemente se demostró en Japón, cuando la línea Tokyo-Osaka Shinkansen estuvo en funcionamiento desde 1964 con gran éxito. [4]
El Shinkansen proporcionó un viaje suave a velocidades de hasta 125 mph (201 km/h) al tender nuevas líneas dedicadas a viajes de alta velocidad. La ruta más utilizada de BR, la WCML, tenía alrededor de 6 millones de pasajeros al año entre Londres y Manchester , [ dudoso – discutir ] muy lejos de los 120 millones de Tokio-Osaka. La financiación de una nueva línea para uso de alta velocidad era muy poco probable dados estos niveles de pasajeros. [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 rodearlas a alta velocidad causaría fuerzas laterales que dificultarían caminar y arrojarían objetos de las mesas al suelo.
La solución tradicional a este problema es inclinar los raíles en las curvas, un efecto conocido como peralte o peralte . Esto tiene el efecto de hacer que las fuerzas laterales estén más alineadas con el suelo, reduciendo las fuerzas laterales. Debido a que los peraltes mayores 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 experimentarían en consecuencia una fuerza hacia el interior de la curva, una condición conocida como exceso de peralte ), la larga experiencia había demostrado que la cantidad máxima de peralte que se podía aplicar a las líneas con tráfico mixto era de 6,5 grados. [8]
Teniendo en cuenta los radios de curva que suelen encontrarse en el WCML, esto significaba que incluso con la cantidad máxima de peralte permisible aplicada, las velocidades no podían aumentarse mucho más allá del rango de 100 mph (161 km/h) sin experimentar nuevamente fuerzas laterales excesivas. Como el factor inicial que limita las velocidades no es la seguridad contra descarrilamientos o vuelcos, sino solo la comodidad de los pasajeros, la solución para aumentar aún más las velocidades es hacer que las carrocerías de los vagones del tren también se inclinen; si bien esto no influye en las fuerzas que actúan a nivel de las ruedas y los rieles, mantiene las fuerzas laterales experimentadas dentro del compartimiento de pasajeros a un nivel cómodo incluso a velocidades aún mayores.
Talgo introdujo el primer diseño práctico de un vagón basculante a finales de los años 50. Consistía en un único bogie colocado entre los vagones del tren con las carrocerías suspendidas de un bastidor en forma de A centrado en el bogie con un pivote cerca de la parte superior. Cuando el tren pasaba por una curva, las fuerzas centrífugas hacían que la carrocería del vagón oscilara como un péndulo, alcanzando el ángulo de inclinación adecuado de forma natural. Sin embargo, este sistema tenía un retraso claro entre la entrada en la curva y el balanceo de la carrocería, y luego oscilaba más allá de este ángulo y luego oscilaba brevemente hasta asentarse en el ángulo correcto. Al atravesar una serie de curvas, como en un patio de maniobras, tendía a oscilar de forma alarmante. Aunque varios diseños semiexperimentales de la década de 1970 lo utilizaron, como el TurboTrain de la UAC , el concepto no se utilizó ampliamente. [4]
En 1964, varios grupos de investigación de BR que antes estaban dispersos se organizaron en la nueva División de Investigación de Derby . Fue aquí donde se desarrolló 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; tras el hacha de Beeching 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 a las antiguas 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 pidió que hiciera algunos trabajos iniciales sobre sistemas de inclinación activa. [3] Estos reemplazarían el sistema pasivo de tipo péndulo de Talgo con un sistema que usaría cilindros hidráulicos que conducirían rápidamente el vagón al ángulo adecuado y lo mantendrían allí sin ningún balanceo. Una ventaja importante para el uso de BR era que el centro de rotación podría estar en el medio del vagón, en lugar de en la parte superior, lo que significa que el movimiento total encajaría dentro del gálibo de carga británico más pequeño . [3] Ispeert devolvió un informe sobre el concepto en agosto de 1966. [9]
Wickens observó que el sistema de suspensión de un solo eje de BR tendría menos resistencia a alta velocidad y que su menor peso lo haría más estable a altas velocidades que los bogies convencionales de doble eje. En noviembre de 1966 escribió un informe en el que solicitaba 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 requerían una sola carrocería ficticia y dos bogies para probar la suspensión y el sistema de inclinación a alta velocidad. Fijaron el ángulo de inclinación máximo en 9 grados, que podría agregarse a cualquier peralte en la plataforma subyacente. [3]
El programa de diseño fue organizado por Mike Newman, mientras que Alastair Gilchrist dirigió la parte de investigación. Newman observó que era poco probable que un solo vagón respondiera a 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 proyectarse hacia la cabina. En consecuencia, más tarde ese mismo noviembre, Newman y Wickens elaboraron planes para un tren experimental completo con el objetivo de diseño de no solo estudiar el sistema de inclinación, sino hacerlo en líneas reales. [3] [9]
Wickens presentó los planes a Sydney Jones, quien inmediatamente adoptó la idea. Fijaron el objetivo de rendimiento en la cifra agradablemente redondeada de 250 km/h (155 mph). En consonancia con los objetivos de gestión de BR de proporcionar tiempos de viaje más rápidos en lugar de solo velocidades más rápidas, también exigieron que el tren tomara las curvas un 40% más rápido. [10] Llamaron a la propuesta Tren de Pasajeros Avanzado. Jones presentó la propuesta al presidente de BR, Stanley Raymond, a quien le gustó la idea. Sin embargo, la junta directiva no pudo proporcionar suficiente financiación para desarrollarla y animó a Jones a acercarse al Ministerio de Transporte para obtener fondos adicionales. [3]
Jones así lo hizo y pasó los dos años siguientes caminando por los pasillos de Whitehall, donde un funcionario tras otro coincidió en que era una gran idea, pero que en realidad era tarea de otra persona aprobarla. A pesar de que se le desanimó en repetidas ocasiones, Jones persistió, especialmente con el científico jefe del gobierno, Solly Zuckerman , [4] para organizar un sistema de financiación estable para todo el tema de la investigación ferroviaria. Esto se concretó como el Programa Conjunto entre el Ministerio de Transporte y la Junta de Ferrocarriles Británicos, compartiendo los costos al 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 un desgaste adicional en las líneas. Las cargas instantáneas sobre la plataforma varían con el cuadrado de la velocidad, por lo que un tren más rápido aumentaría en gran medida el desgaste de la carretera. Para compensar este efecto, el tren debía cumplir con estrictos límites de peso y se eliminó la posibilidad de utilizar motores diésel convencionales , que eran simplemente demasiado pesados. El equipo seleccionó la energía de la turbina de gas como solución, considerando inicialmente el Rolls-Royce Dart . [4]
Cuando se consiguió la financiación, todavía no se habían finalizado varias notas de diseño, por lo que el plazo se alargó hasta julio de 1971 para disponer de tiempo adicional para la fase 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 vagones de potencia colocados en cada extremo y dos vagones de pasajeros entre ellos llenos de sistemas experimentales de medición y registro. Mientras Jones estaba organizando la financiación, estuvo disponible un motor experimental construido por Leyland para camiones, que fue diseñado para ser mucho más económico. 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 vagón de potencia, junto con una quinta turbina conectada a un generador para alimentar el equipo de los vagones 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 varios sistemas de transmisión, cuando el tiempo de definición estaba por terminar, finalmente se decidió 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, recientemente contratado de Westland Helicopters , diseñó una carrocería con bastidor espacial para los vagones de potencia basada en tubos de acero soldados en lugar de la construcción semimonocasco utilizada en los vagones 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 los sistemas de frenos, GEC y English Electric ganaron el contrato para los vagones de remolque, y para ese momento Leyland ya había sido seleccionado para los motores. [14] Con el tiempo, varios de estos contratos fueron retirados y los equipos tomaron el diseño internamente, cancelando el contrato de suspensiones con Hawker Siddeley en febrero de 1970. El diseño de los bogies fue asumido y la construcción física fue contratada a British Rail Engineering, mientras que la construcción de los vagones de potencia fue alquilada a Metro-Cammell . [14]
Mientras se realizaba este trabajo, también se comenzó a trabajar en una instalación experimental para el diseño. Ubicada 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 freno y varias plataformas de prueba 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 13,25 millas (21,32 km) de vía entre Melton Mowbray y Edwalton como pista de pruebas. Esta era originalmente la línea principal a Nottingham , pero ahora redundante después del Beeching Axe. Esta contenía una sección recta de 3 millas (4,8 km), 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 conocerse como la pista de pruebas de Old Dalby . [14]
Aunque la construcción del tren fue relativamente sencilla, aparecieron una serie de problemas más graves en los sistemas de potencia y control. Por ello, se tomó la decisión de construir dos vagones de potencia adicionales como estructuras inacabadas sin potencia. 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 contrato para los dos vagones adicionales se envió el 14 de abril de 1970 y se ejecutó por primera vez en septiembre de 1971. Se le asignó el nombre "POP", un acrónimo de "power-zero-power", que indica la disposición de dos vagones de potencia sin vagones de pasajeros en el medio. [14]
La elección de un diseño de bastidor espacial para los vagones de potencia resultó afortunada, ya que durante la construcción los ingenieros concluyeron que la disposición de los distintos elementos dentro del vagón lo volvería dinámicamente inestable. Necesitaban más espacio para distribuir las piezas, por lo que se tomó la decisión de duplicar aproximadamente la longitud de los vagones de potencia. Esto resultó fácil de hacer; a los bastidores que ya estaban en construcción 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 carrocería y estaban rematados con un armazón espacial que sostenía el lastre para simular las distintas partes del diseño previsto. El acrónimo "POP" pronto se volvió inexacto cuando se añadió un vagón de pasajeros para formar un tren de tres vagones, momento en el que también se dotó de carrocería a los vagones de tracción. El POP sufrió una serie de cambios, en particular, pruebas de diferentes diseños de bogies, a lo largo de su vida útil. [3]
Mientras POP estaba probando los conceptos básicos, la construcción del tren de prueba continuó en el laboratorio de Derby. El tren estuvo lo suficientemente completo a fines de 1971 para una ceremonia oficial de bautizo, donde se convirtió en APT-E (por Experimental). Hizo su primer recorrido a baja velocidad de Derby a Duffield el 25 de julio de 1972. Al llegar a Duffield, el sindicato ASLEF lo "negó" inmediatamente, prohibiendo a sus miembros realizar cualquier trabajo relacionado con el tren. Su queja fue que el APT-E tenía una silla para un solo operador, lo que tomaron como evidencia de que BR estaba cambiando a trenes de un solo operador. Un inspector amable 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 ese momento, el POP ya había demostrado una serie de problemas y los ingenieros aprovecharon la oportunidad para iniciar una revisión importante del diseño. El principal problema era el diseño de los bogies no accionados, que no eran estables y no podían utilizarse para recorridos de alta velocidad. Un vagón motor se conservó en el laboratorio, mientras que el otro y los dos vagones de pasajeros se enviaron a las cercanas Derby Works para su modificación. Los principales cambios consistieron en endurecer los vagones motores y sustituir los bogies sospechosos por una versión del bogie motorizado sin los motores. Otros cambios incluyeron la eliminación de los recuperadores cerámicos de las turbinas por razones de fiabilidad, aunque esto aumentó drásticamente el consumo de combustible, y la adición de una pequeña zona de asientos al vagón de pasajeros para uso VIP. [15]
Las negociaciones del contrato para el tren de alta velocidad habían concluido en el verano de 1973, justo a tiempo para que el APT-E modificado de tres vagones saliera del taller en agosto de 1973. El tren comenzó entonces una serie de pruebas que duraron ocho meses, cubriendo detalles de la suspensión, el frenado, el rendimiento en curvas y la resistencia. Sin embargo, la fiabilidad era un problema grave y volvió a los talleres para una segunda revisión en marzo de 1974. Entre los muchos cambios para esta ronda estaba el cambio de las turbinas anteriormente dedicadas a la entrega de energía para los vagones de pasajeros para agregar potencia adicional a los motores de tracción, al mismo tiempo que se reemplazaban todas las turbinas con una versión mejorada de 330 caballos de fuerza (250 kW), mejorando la potencia total por vagón de 1.200 a 1.650 caballos de fuerza (890 a 1.230 kW). Otros cambios incluyeron nuevos cojinetes de motor y el regreso y modificación similar del segundo vagón motor, anteriormente utilizado en el laboratorio. [15]
El tren reconstruido de cuatro vagones volvió al servicio 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 ampliamente en la Midland Main Line desde St. Pancras y en la 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 finalizaron en 1976, y el tren individual 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 un éxito, pero no se puede decir que el tren haya sido probado exhaustivamente; en tres años cubrió menos distancia que el automóvil familiar promedio en ese período. En comparación, el primer prototipo de TGV , TGV 001 , también impulsado por turbinas de gas, cubrió 320.000 kilómetros (200.000 mi) entre 1972 y 1976. [17]
Mientras el APT-E todavía estaba en construcción, el equipo ya estaba muy avanzado en el diseño de una versión de producción. Jones encontró un aliado en Graham Calder, que había sido ascendido a ingeniero mecánico jefe (CME) de BR en 1971. En ese momento, se plantearon construir dos nuevos trenes experimentales; uno era esencialmente una versión alargada del APT-E con propulsión de turbina, y el otro era similar, pero propulsado por líneas eléctricas aéreas a través de un pantógrafo (pan). [15]
A medida que llegaban los datos del POP y del APT-E, se fueron realizando una serie de cambios en el diseño. Entre los cambios más problemáticos estuvo la salida de Leyland del mercado de las turbinas, tras haber llegado a la conclusión de que el concepto de un camión propulsado por turbinas no era económicamente viable. La empresa aceptó seguir apoyando el proyecto de todos modos, incluido el lanzamiento de una versión más potente de 350 caballos de fuerza (260 kW), pero dejó claro que un diseño de producción tendría que encontrar otra solución. En noviembre de 1972, los planes cambiaron para construir cuatro versiones eléctricas para su funcionamiento en el WCML y otras dos versiones con turbina. A partir de ese momento, las versiones con turbina se quedaron progresivamente más atrás y finalmente se cancelaron. [15]
Esto puede haber sido una bendición disfrazada; la crisis del petróleo de 1973 provocó que los precios del combustible aumentaran hasta tres veces, y los motores de turbina eran notoriamente sedientos; el TurboTrain usaba entre 50 y 100% más combustible que los conjuntos convencionales que circulaban 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]
En noviembre de 1972, Jones tomó la decisión de pasar a la electrificación, por lo que comenzó a formar un equipo de gestión más grande para llevar el diseño a la fase de servicio. Esto dio como resultado que en abril de 1973 el diseño pasara 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 varios cambios adicionales al diseño. Un problema importante fue el reciente descubrimiento de que las líneas aéreas de la WCML estaban sujetas a la creación de grandes ondas en las líneas a velocidades superiores a los 200 kilómetros por hora (120 mph). Esto no era un problema para dos trenes seguidos con una separación de varios kilómetros, pero era 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 pasar la energía entre los vagones, pero esto fue prohibido debido a las preocupaciones sobre la presencia de energía de 25 kV en los vagones 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. Así que, finalmente, el equipo de diseño decidió 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 potencia, pero en funcionamiento normal solo la parte trasera de los dos motores elevaría su pantógrafo, y el otro motor recibiría potencia a través de un acoplamiento a lo largo del techo. La potencia se convertía en corriente continua mediante tiristores ASEA , que suministraban 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 del vagón, reduciendo así el peso no suspendido. Los motores transmitían su potencia a través de cajas de cambios internas, ejes cardán y transmisiones finales de pluma .
Otros cambios sugeridos por la experiencia en APT-E incluyeron cambios en la suspensión vertical de los amortiguadores hidráulicos convencionales a bolsas de aire, lo que mejoraría la calidad de la marcha y requeriría menos mantenimiento. Por razones de servicio, los vagones de potencia 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 vagones adyacentes entre sí y dificultaba la separación del tren. Los vagones de pasajeros conservaron el diseño articulado, pero se realizaron una serie de cambios debido a la experiencia en APT-E. Finalmente, se deseaba un sistema que hiciera que el sistema de inclinación fallara a la posición vertical, ya que APT-E había fallado en una posición inclinada en varias ocasiones. [19]
En el marco de la misma revisión, el equipo se dio cuenta de que una ligera reducción de la velocidad máxima simplificaría en gran medida varios puntos de diseño y eliminaría la necesidad de los frenos hidrocinéticos. Sin embargo, se tomó la decisión de seguir adelante con la especificación original para proporcionar la máxima velocidad posible. El gobierno aceptó pagar el 80% del costo de ocho trenes. [4]
Fue durante esta época que otros grupos dentro de BR comenzaron a manifestarse contra el APT, diciendo que era simplemente un paso demasiado grande para darlo en un único diseño. Propusieron construir un diseño mucho más simple, propulsado por motores diésel convencionales y sin inclinación, pero capaz de alcanzar velocidades de hasta 125 mph (201 km/h) y capaz de circular por cualquier parte de la red de BR. Este surgió en 1970 como el Tren de Alta Velocidad (HST), y su desarrollo avanzó rápidamente. [4] [20] [21]
A medida que avanzaba el programa APT, la dirección comenzó a tener luchas internas. Se retuvo a los ingenieros experimentados del proyecto APT, y se los utilizó para avanzar lo más rápido posible con lo que consideraban 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. Más tarde, el gobierno redujo esa cantidad a tres en una ronda de recortes presupuestarios en 1974. [4]
Aunque la disposición con motor central era la más sencilla en cuanto a la solución de los problemas técnicos inmediatos, causaba importantes problemas en términos operativos. Existía un paso a través de los vagones de potencia que conectaba las dos mitades del tren, pero era ruidoso, estrecho y no estaba permitido el paso de pasajeros. En su lugar, cada extremo del tren requería ahora su propio vagón restaurante e instalaciones similares. El diseño dividido también presentaba problemas en las estaciones, donde ahora solo se podían utilizar los dos extremos de los andenes, mientras que el equipo normal podía aparcar con las locomotoras fuera del extremo del andén. [19]
Aunque todos los equipos auxiliares, como la iluminación, el aire acondicionado y los compresores de aire, se alimentaban con alternadores de motor que se alimentaban desde la catenaria de 25 kV, se sabía que, si se producía un corte de energía, las condiciones en los vehículos de pasajeros se volverían rápidamente insoportables e incluso inseguras. Cada remolque de furgón, es decir, el vehículo delantero y el trasero, estaban equipados con un generador diésel-alternador capaz de suministrar la energía auxiliar mínima necesaria. Los alternadores diésel se ponían 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 a mayor velocidad que los trenes existentes en la misma vía. A las velocidades de diseño del APT, el operador no podía leer los límites de velocidad en las señales de la vía a tiempo para reducir la velocidad en caso de ser necesario. En su lugar, se introdujo un nuevo sistema que utilizaba una pantalla de cabina basada en un transpondedor llamado "C-APT". Una señal de radio del tren hacía que un transpondedor montado en la vía devolviera el límite de velocidad local. Estos transpondedores sellados y sin alimentación se colocaban a intervalos de no más de 1 km. Las restricciones de velocidad de aproximación se indicaban a la distancia adecuada, junto con una alerta audible; si no se reconocían estas alertas, se aplicaba automáticamente el freno. El C-APT estaba controlado por un sistema informático redundante de a bordo que utilizaba microprocesadores Intel 4004. Las unidades de vía eran esencialmente las mismas que las balizas balizas francesas modernas . [23]
El sistema de frenos hidrocinéticos resultó eficaz y fiable en el APT-E y se mantuvo en el APT-P con una serie de mejoras de diseño derivadas de las lecciones aprendidas en el APT-E. Sin embargo, como medida de ahorro de energía, los frenos de fricción accionados hidráulicamente que se utilizan para baja velocidad se modificaron para que se alimentaran con un intensificador hidráulico pasivo en lugar de un grupo motopropulsor hidráulico.
Aunque la APT-P utilizó gran parte de la tecnología desarrollada en la APT-E, la construcción de la primera APT-P se retrasó varias veces. El primer vagón motor se entregó desde la fábrica de locomotoras de Derby en junio de 1977, y los primeros vagones de pasajeros el 7 de junio de 1978, un año más tarde. 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 batido por un Eurostar Clase 373 en julio de 2003. [24] Se entregaron dos ejemplares adicionales, cada uno con cambios menores, uno a finales de 1979 y el último en 1980. Inicialmente propuesto 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 hicieron que las unidades de freno tuvieran que almacenarse durante un largo período antes de ser instaladas. El cambio de aceite a una mezcla de agua y glicol requirió que los cilindros se cubrieran internamente con un revestimiento anticorrosión, que se rompió durante el almacenamiento. Durante las pruebas, los cilindros fallaron repetidamente y la pérdida de presión hizo que el tren tardara casi tanto en reducir la velocidad de 25 mph a detenerse como en reducirla de 125 mph a 25 mph. Durante la puesta en servicio, debido a este y otros problemas de desarrollo, se modificaron y reemplazaron 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. Normalmente, las tuberías de aire se tendían de forma que hubiera puntos bajos naturales donde se acumulaba el agua que se condensaba en el aire y se podía eliminar. En APT, estos tramos eran tortuosos y daban lugar a numerosos puntos en los que el agua se acumulaba y, en épocas de frío, 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 se produciría con una formación de tren completa, a diferencia de la formación más corta utilizada en la puesta en servicio.
Finalmente, durante la fase de puesta en servicio del APT-P se descubrió que algunas partes del WCML se habían construido de tal manera que, si dos trenes APT-P con sus sistemas de inclinación fallaban y los vagones atascados en la posición inclinada hacia adentro se encontraban, chocarían entre sí. El ferrocarril no se había construido teniendo en cuenta los trenes inclinados y las envolventes dinámicas eran demasiado pequeñas para un APT inclinado. El efecto no se observó con los trenes convencionales ya que, sin inclinación, sus movimientos se mantenían bien dentro de la envolvente dinámica.
Para agravar los problemas, en 1980 otra reorganización dio lugar a la disolución del equipo APT, dejando la responsabilidad del proyecto repartida entre varias divisiones. [4]
Mientras el equipo encargado de la puesta en servicio seguía informando y resolviendo problemas en el diseño de la APT, la dirección de BR se encontraba bajo una presión cada vez mayor por parte de la prensa. A principios de los años 1980, el proyecto llevaba más de una década en marcha y los trenes todavía no estaban en servicio. Private Eye lo satirizó con un calendario que proclamaba "La APT que llega al andén 4 tiene quince años de retraso". [25] [26] La presión de la prensa condujo a una presión política que a su vez condujo a una 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 horario de 4 horas y 15 minutos. Sin embargo, los informes de prensa se centraron en una clara sensación de malestar causada por el sistema de inclinación y apodaron al APT como el "pasajero mareado". También informaron que la azafata, Marie Docherty, sugirió que la solución era "simplemente permanecer de pie 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 girada cuando falló el sistema de inclinación, y esto fue ampliamente reportado en la prensa. [16] Dos días después, la temperatura bajó y el agua en los frenos hidrocinéticos se congeló, lo que obligó al tren a finalizar el servicio en Crewe . [27]
El 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 que el tercero estaría fuera de servicio por revisión y mantenimiento, la prensa lo bautizó como el "Tren propenso a accidentes". [25] BR también hizo circular un segundo tren 15 minutos detrás de él en caso de que fallara, y como el tren se mezclaba con el tráfico existente, su velocidad se limitó a 125 mph en lugar de su velocidad máxima. [25]
BR, desesperada por conseguir una buena publicidad, contrató al ex presentador de Blue Peter, Peter Purves, para que hiciera el viaje desde Glasgow. Al llegar a Euston , Purves dijo que había tenido un "excelente desayuno en el entorno más encantador", y cuando le preguntaron por el tren, dijo que "es suave, silencioso y una experiencia totalmente encantadora". Sin embargo, mientras decía esto, se notó un ligero temblor y se escuchó el sonido de platos al chocar. [25]
En 1981, BR contrató a la consultora Ford & Dain Partners para que elaborara un informe sobre el proyecto APT y formulara sugerencias para mejorarlo. Elaboró un informe provisional en noviembre de 1981 y una versión final en diciembre de ese mismo año. [28] [29] Sus informes sugirieron en primer lugar que los aspectos técnicos del diseño estaban prácticamente completos, aunque llamaron la atención sobre el sistema de frenos, pero que la estructura de gestión era un problema grave y que tenía que haber un solo gerente a cargo de todo el proyecto. Esto dio lugar al nombramiento de John Mitchell como director de la APT. [3] Las cosas mejoraron de inmediato.
Entre las mejoras se encontraba la solución al mareo que sufrían los pasajeros. El equipo encargado de la puesta en servicio ya conocía bien este problema antes de que entrara en servicio, pero no se lo mencionó a la prensa cuando se detectó en los recorridos públicos. El problema se debía a dos efectos. Uno era que el sistema de control no respondía instantáneamente, por lo que los vagones tendían a no responder cuando comenzaba la curva y luego reaccionaban rápidamente para compensar este retraso. La solución para esto era tomar información sobre la inclinación del vagón de adelante, lo que le daba al sistema la ligera ventaja de tiempo que necesitaba. El otro problema era similar al mareo en el mar , pero a la inversa. El mareo se produce cuando el sistema de equilibriocepción del cuerpo puede sentir movimiento, pero dentro de una habitación cerrada este movimiento no se puede ver. En APT, uno podía ver fácilmente la inclinación cuando el tren entraba en las curvas, pero no había percepción de este movimiento. El resultado era el mismo, una confusión entre el sistema visual y el de equilibriocepción. La solución fue casi trivial; Al reducir ligeramente la cantidad de inclinación para que fuera deliberadamente menor de lo necesario, se generó una pequeña cantidad de fuerza centrífuga restante 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 sugería la cantidad de inclinación necesaria para reducir las fuerzas laterales a niveles aceptables se atribuyó finalmente a una breve serie de estudios realizados con un tren de vapor en una línea secundaria en el norte de Gales en 1949. Una serie de estudios actualizados realizados en 1983 demostraron que se necesitaba una inclinación menor, de unos seis grados. Esto estaba dentro del rango posible a través del 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 mencionaba como tal en ninguno de los horarios; los pasajeros se enteraban de que iban a utilizar el APT solo cuando éste llegaba al andén. Estos trenes demostraron funcionar bien y, al parecer, los problemas se habían corregido. Sin embargo, la voluntad política y de gestión para continuar con el proyecto y construir los vehículos de producción APT-S con capacidad para alcanzar 225 km/h se había evaporado.
Mientras tanto, el HST entró en servicio como InterCity 125 en 1976 y demostró ser un éxito rotundo. Su funcionamiento con diésel y sus velocidades ligeramente inferiores también significaron que podía operar en una mayor parte de la red de BR. La presión para abandonar el APT en favor del HST fue continua. Los partidarios del APT se vieron cada vez más aislados y el sistema fue retirado del servicio en el invierno de 1985/6. Esto se hizo oficial en 1987, cuando los trenes fueron desmantelados y enviados a museos.
Un modelo APT-P se mantuvo en el depósito de Glasgow Shields y se utilizó una o dos veces como EMU para llevar a los periodistas desde Glasgow Central hasta la estación de trenes de Anderston y viceversa, para el Scottish Exhibition and Conference Centre . Un segundo APT-P se almacenó en un apartadero detrás de Crewe Works. El APT-P de Glasgow y el tercer APT-P se desguazaron sin publicidad.
El fracaso del proyecto APT fue ampliamente difundido en los años 1980 y ha seguido siendo tema de debate desde entonces. Los autores coinciden en general en que los aspectos técnicos del diseño estaban prácticamente resueltos cuando se puso en servicio por segunda vez y atribuyen la mayor parte de la culpa de los retrasos a los cambios en las estructuras de gestión y a las luchas internas entre APT y HST en BR. 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 la participación necesaria y se estaban ignorando sus años de experiencia práctica. [17]
El cronograma de desarrollo también es un tema de considerable discusión. En comparación, el tren canadiense LRC comenzó a desarrollarse al mismo tiempo que APT, desarrolló un sistema de inclinación activo único propio y entró en producción a fines de la década de 1970. Al igual que APT, LRC también enfrentó problemas iniciales que tardaron algún tiempo en resolverse y fue objeto de algunas críticas de la prensa por estos fracasos. A diferencia de APT, LRC no tenía competencia y la gerencia tenía prisa por retirar el Turbo del servicio. El sistema tuvo el tiempo que necesitaba para madurar sin ninguna posibilidad seria de cancelación. [30]
El lento ritmo de desarrollo de APT se ha achacado al ajustado presupuesto de 50 millones de libras a lo largo de 15 años, aunque la prensa de la época descartó esta cifra por considerarla demasiado elevada. [17] Esta cifra se ha comparado con los aproximadamente 100 millones de libras que gastó British Leyland para desarrollar el Austin Mini Metro , un proyecto que era técnicamente trivial en comparación con APT. [17]
Alan Williams [31] señala que se continuó trabajando en una nueva variante, la APT-U (APT-Update). Se trataba esencialmente de una APT-P con el sistema de inclinación opcional y los motores reposicionados en cada extremo del tren con acoplamientos de potencia entre ellos. Ese proyecto fue posteriormente retitulado InterCity 225 (IC225), tal vez para distanciarlo de la mala publicidad que rodeó a la APT-P. El diseño del vagón 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 de la Clase 91 que impulsan las IC225 tenían características de diseño "importadas al por mayor" de los vagones motrices APT-P, incluidos los motores de tracción montados en la carrocería en lugar de en el bogie 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 vagones motrices APT-P, nunca se pensó que se inclinaran. [32] [33]
En 1976 Fiat Ferroviaria construyó el tren ETR 401, un tren pendular que utilizaba un sistema activo de inclinación de 10 grados que utilizaba giroscopios para detectar la curva en sus primeras fases para tener una inclinación más puntual y cómoda: por eso el proyecto FIAT tuvo 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 la solución de las dificultades iniciales experimentadas con las muchas tecnologías inmaduras necesarias para un proyecto innovador de esta naturaleza. La decisión de no seguir adelante 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 generación actual de trenes pendulares de alta velocidad. [ cita requerida ] 25 años después, en una infraestructura mejorada, los Pendolinos de la Clase 390 ahora coinciden con los tiempos programados de APT. La ruta de Londres a Glasgow por APT (horario 1980/81) fue de 4 horas y 10 minutos, el mismo tiempo que el cronometraje Pendolino más rápido (horario de diciembre de 2008).
En 2006, en un único recorrido sin escalas con fines benéficos, un Pendolino completó el trayecto de Glasgow a Londres en 3 horas y 55 minutos, mientras que el APT completó el otro trayecto de Londres a Glasgow en 3 horas y 52 minutos en 1984. [37]
El 17 de junio de 2021, un tren Pendolino llamado Royal Scot y operado por Avanti West Coast intentó batir el récord, pero se quedó a solo 21 segundos de alcanzarlo. El tren de nueve vagones viajó sin parar a una velocidad media de 165 km/h en la ruta de 645 kilómetros. [38]
El análisis continuo de los datos recopilados durante el proyecto permitió comprender mejor 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 condujo al desarrollo del BREL P3/T3 para las clases 365 y 465 de British Rail , que, entre otras mejoras, incluían ruedas de radio más pequeño. BREL siguió desarrollando el concepto para producir el bogie suburbano avanzado, que fue un factor en la adquisición de BREL por parte de ABB . [39]
La unidad APT-E ahora es propiedad del Museo Nacional del Ferrocarril y se exhibe en su museo de locomoción en Shildon, en el condado de Durham . Una unidad APT-P ahora se exhibe en el Centro del Patrimonio de Crewe y se puede ver desde los trenes que pasan por la línea principal de la costa oeste adyacente junto con el vagón motor APT-P número 49006 que llegó en marzo de 2018 después de siete años en el Museo del Ferrocarril Eléctrico cerca de Coventry .
Durante eventos especiales, el remolque de conducción 370003 ofrece una experiencia de "inclinación" que implica inclinar el vehículo cuando está estático.
