التحكم في القطارات متعددة الوحدات

نظام التحكم في القطارات متعددة الوحدات ، والذي يُختصر أحيانًا إلى " متعدد الوحدات" أو "MU" ، هو أسلوب للتحكم المتزامن في جميع معدات الجر في القطار من موقع واحد، سواءً كان قطارًا متعدد الوحدات يتألف من عدد من عربات الركاب ذاتية الدفع أو مجموعة من القاطرات، وذلك بإرسال إشارة تحكم واحدة فقط إلى كل وحدة. ويختلف هذا عن الأنظمة التي تُوصل فيها المحركات الكهربائية في الوحدات المختلفة مباشرةً بمصدر الطاقة الذي يتم التحكم فيه بواسطة آلية تحكم واحدة، مما يتطلب نقل كامل طاقة الجر عبر القطار.

يُشار إلى مجموعة المركبات التي تخضع لسيطرة وحدات متعددة باسم " التشكيلة" في الولايات المتحدة. ^{[ 1 ]}

تم استخدام نظام التحكم في القطارات متعددة الوحدات لأول مرة في القطارات الكهربائية متعددة الوحدات في تسعينيات القرن التاسع عشر.

تم اعتماد نظام MU الخاص بشركة Sprague للاستخدام في قاطرات الديزل الكهربائية والقاطرات الكهربائية في عشرينيات القرن الماضي؛ إلا أن وصلات التحكم المبكرة هذه كانت تعمل بالهواء المضغوط فقط. أما اليوم، فيستخدم نظام التحكم الحديث MU عناصر هوائية للتحكم في المكابح وعناصر كهربائية لضبط الخانق والكبح الديناميكي ومؤشرات الأعطال.

في بدايات استخدام نظام الوحدات المتعددة (MU) في قطارات الديزل الكهربائية، كانت هناك أنظمة عديدة؛ بعضها متوافق مع بعضها، والبعض الآخر غير متوافق. على سبيل المثال، عند تسليمها لأول مرة، افتقرت العديد من وحدات F إلى كابلات MU في مقدمتها، مما سمح فقط بتشغيلها عبر الجزء الخلفي من القاطرة. هذا يعني أنه إذا احتاج قطار إلى أربع قاطرات، وكان هناك أربع وحدات A ولا توجد وحدات B ، فسيتطلب القطار طاقمين، حيث لا يمكن التحكم في وحدات A الأربع بشكل متعدد الوحدات، إلا كمجموعتين من قاطرتين.

تُستخدم في أمريكا الشمالية مصطلحات مثل الوحدة A والوحدة B، حيث لا تحتوي الوحدة B أو "المعززة" على كابينة تحكم؛ و" سلاغ " حيث تحتوي الوحدة B على محركات جر تعمل بواسطة الوحدة "الأم" عبر وصلات إضافية؛ و" كاو-كالف" لوحدات قاطرات المناورة . أما قاطرة التحكم عن بُعد، فتحتوي على جهاز تحكم عن بُعد ولكن بدون معدات جر.

تُزوَّد معظم قاطرات الديزل الحديثة الآن بنظام التشغيل المتعدد (MU)، مما يسمح بتشغيل مجموعة من القاطرات من كابينة واحدة. لا تُوحَّد جميع وصلات التشغيل المتعدد بين الشركات المصنعة، مما يحد من أنواع القاطرات التي يمكن استخدامها معًا. مع ذلك، يوجد في أمريكا الشمالية مستوى عالٍ من التوحيد القياسي بين جميع خطوط السكك الحديدية والشركات المصنعة التي تستخدم نظام رابطة السكك الحديدية الأمريكية (AAR)، والذي يسمح بتوصيل أي قاطرة حديثة في أمريكا الشمالية بأي قاطرة حديثة أخرى في أمريكا الشمالية. ^{[ 4 ]} في المملكة المتحدة، تُستخدم عدة أنظمة تشغيل متعدد غير متوافقة (ولم تُجهَّز بعض فئات القاطرات أبدًا للعمل بنظام التشغيل المتعدد)، لكن معظم قاطرات الديزل الحديثة المستخدمة في السكك الحديدية البريطانية تستخدم نظام رابطة السكك الحديدية الأمريكية القياسي .

يمكن تمييز أنظمة الوحدات المتعددة الحديثة في القاطرات بسهولة بفضل كابلات الوحدات المتعددة الكبيرة الموجودة على يمين ويسار وصلة الجر . تتكون هذه الوصلات عادةً من عدة خراطيم هواء للتحكم في نظام فرامل الهواء ، وكابل كهربائي للتحكم في معدات الجر. يُعد الخرطوم الأكبر، الموجود بجوار وصلة الجر، خط فرامل الهواء الرئيسي أو "خط القطار". تربط خراطيم إضافية ضواغط الهواء في القاطرات وتتحكم في فراملها بشكل مستقل عن باقي القطار. وفي بعض الأحيان، توجد خراطيم إضافية للتحكم في رش الرمل على القضبان.

مع توزيع الطاقة ، قد تحتوي القطارات الطويلة، مثل قطارات نقل الخامات على خطوط التعدين، على قاطرات في كل طرف وفي مواقع متوسطة داخل القطار لتقليل أقصى حمل على قضيب السحب. غالبًا ما يتم التحكم في هذه القاطرات لاسلكيًا من القاطرة الرئيسية بواسطة نظام Locotrol . أما قاطرات التحكم عن بُعد ، مثل قاطرات المناورة في ساحات الفرز، فيمكن التحكم بها بواسطة مشغل ثابت. تستخدم أنظمة التحكم عن بُعد هذه غالبًا معيار AAR MU الذي يسمح بربط أي قاطرة تستخدم هذا المعيار بسهولة بجهاز استقبال التحكم، وبالتالي تصبح قابلة للتحكم عن بُعد.

تستخدم القطارات الكهربائية الحديثة متعددة الوحدات وقطارات الديزل متعددة الوحدات في كثير من الأحيان وصلات متخصصة توفر توصيلات ميكانيكية وكهربائية وهوائية بين الوحدات. تسمح هذه الوصلات بتوصيل القطارات وفصلها تلقائيًا دون الحاجة إلى تدخل بشري على الأرض.

هناك عدد قليل من تصميمات الوصلات الأوتوماتيكية بالكامل المستخدمة في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك وصلة شارنفنبرغ ، والوصلات الهجينة المفصلية المختلفة (مثل وصلة تايتلوك ، المستخدمة في المملكة المتحدة)، ووصلة ويدجلوك ، ووصلات ديلنر (المشابهة لوصلات شارنفنبرغ في المظهر)، ووصلة بي إس آي .

تُستخدم تقنية التحكم المتعدد أيضًا في القطارات ذات نظام الدفع والسحب التي تعمل بقاطرة قياسية في أحد طرفيها فقط. تُستقبل إشارات التحكم إما من كابينة القيادة كالمعتاد، أو من عربة قيادة في الطرف الآخر متصلة بالقاطرة عبر كابلات تمر عبر العربات الوسيطة.

في الولايات المتحدة، غالباً ما تشغل شركة أمتراك من قاطرة إلى ثلاث قاطرات ديزل على الطرق خارج الممر الشمالي الشرقي بواسطة مشغل واحد فقط.

في الاتحاد السوفيتي ، كانت زيادة الطاقة الاستيعابية لوسائل النقل العام ضرورية، لكن الصناعة المحلية لم تكن قد تطورت بما يكفي لمواكبة التطورات العالمية، مثل إنتاج حافلات الترولي المفصلية ، وأولها حافلة SVARZ-TS التي صُنعت بين عامي 1959 و1967. ولم يُنتج النوع التالي من حافلات الترولي المفصلية، ZiU-683 ، إلا في عام 1963. ^{[ 5 ]} ولذلك، خلال هذه الفترة، ولتلبية طلب الركاب، بدأت الأبحاث لإنتاج حافلات ترولي متصلة بنظام العمل المتعدد، والتي سارت بنجاح لأول مرة في كييف في 12 يونيو 1966. صمم هذا النظام المهندس الأوكراني فولوديمير فيكليتش، وكان يربط حافلتين من طراز MTB-82D . ^{[ 6 ]} ورغم أن مدنًا أخرى حاولت تصميم أنظمة مماثلة، إلا أن حلولها غالبًا ما أدت إلى تآكل سريع لمحركات الجر، نظرًا لأن هذه المركبات لم تُصمم أصلًا لهذا الاستخدام. ^{[ 5 ]}

لذلك تم استعارة اختراع فيكليتش من قبل العديد من شركات الحافلات الكهربائية، ولا سيما دونيتسك، وخيرسون ، وميكولايف ، ومينسك ، وتالين ، وريغا ، وسانت بطرسبرغ ، ونوفوسيبيرسك، والعديد من المدن الأخرى.

كان تصميم المفصل الدوار مشابهًا لتصميم الترام، حيث يتكون من قضبان ومفصلات؛ وكان السائق في مقدمة كل حافلة كهربائية يتحكم بمحركاتها ومكابحها. ^{[ 5 ]} كما كان التصميم يسمح بالربط والفصل في غضون 3-5 دقائق، وذلك بهدف فصل الحافلات الكهربائية إلى اثنتين في نهاية ساعات الذروة. ومع ذلك، ونظرًا لوفرة الحافلات الكهربائية والكهرباء، نادرًا ما كانت هناك حاجة لذلك. ^{[ 5 ]}

مع تقاعد حافلات الترولي MTB-82 ، تم تكييف النظام ليشمل حافلات سكودا 9Tr و ZiU-5 . ونظرًا لعدم الحاجة إليه، تم استبعاد نظام الفصل السريع. ومنذ عام 1973، استخدمت حافلات الترولي في ريغا أيضًا وصلات حافلات سكودا 9Tr. وكانت هذه أطول حافلات سكودا ترولي متصلة عاملة، حيث استُخدمت حتى عام 2001. وفي عام 1976، تم اختبار وصلة ثلاثية لحافلات الترولي في كييف، ولكن نظرًا لتوافر وسائل النقل الكافية، لم يتم تطويرها. ومع الانتقال إلى الجيل التالي من حافلات الترولي، ZiU-682 ، أصبحت هذه الوصلات ضرورية مرة أخرى لزيادة سعة النقل، نظرًا لأن النسخة المفصلية واجهت تأخيرات مستمرة. وعلى الرغم من تصنيع 810 قطارات في مختلف الجمهوريات السوفيتية، لم يبقَ أي منها في حالته الأصلية. ^{[ 5 ]}

على مدار فترة استخدامها، تم استخدام قطارات الترام في سانت بطرسبرغ ، وأوديسا ، ودونيتسك ، ^{[ 7 ]} وسامارا ، ^{[ 8 ]} ونوفوسيبيرسك ، ^{[ 9 ]} وأومسك ، ^{[ 10 ]} ودنيبرو ، وخاركيف ، وموسكو ، وكيميروفو ، وسومي ، وتشيلابينسك ، ونيكولاييف ، وكراسنودار . ^{[ 5 ]}

• فرانك سبريج
• تطور قاطرة الديزل في الولايات المتحدة