제트트레인

JetTrain
봄바디어의 실험용 제트트레인 기관차는 2000년대 초반 이 기술의 대중적 인지도를 높이기 위해 북미 지역을 순회했다.

제트트레인(JetTrain)은 봄바디어 트랜스포션이 북미 전역의 여객철도에 유럽식 고속 서비스를 보다 경제적으로 어필하기 위해 만든 실험적인 고속 여객열차 개념이다. 봄바디어사가 1990년대 암트랙을 위해 건설한 아셀라 익스프레스 열차와 동일한 LRC에서 유래한 틸팅 마차를 이용하도록 설계돼 전전동 기관차를 이용했다. 오버헤드 라인에 의해 전기적으로 구동되는 아셀라와 달리, 제트트레인은 4,000마력(3.0MW)의 가스 터빈 엔진, 저출력 디젤 엔진, 감속 기어박스, 그리고 전기 견인 모터에 동력을 공급하기 위한 2개의 교류 발전기를 사용했을 것이다. 이렇게 되면 전기화되지 않은 선에서 고속으로 달릴 수 있었을 것이다.

설명

가스 터빈 엔진

주요기사 : 가스터빈 및 가스터빈 열차

터빈 엔진은 엔진 전면에서 컴프레서를 구동하기 위해 전체 발생 전력의 65%를 사용한다. 즉, 엔진이 순 에너지 출력이 없는 공회전 상태로 설정되었을 때 엔진이 최대 속도에서 연료의 65%를 여전히 연소하고 있다는 것을 의미한다.[1] 이는 터빈 엔진이 항공기, 발전 또는 장거리 열차 서비스에서와 같이 장기간 높은 전력 설정으로 구동되는 역할에서만 매력을 느끼게 한다. 저전력 운용이 보편적인 역할에는 대체로 매력이 없어 자동차에서도 성공을 거두지 못했다.

1950년대와 1960년대에 제트 연료가 매우 저렴했을 때 엔진의 기계적 장점인 고유 단순성과 매우 가벼운 무게는 증가된 연료비를 보충했다. 1950년대와 1960년대에 여객 및 화물 엔진을 포함하여 터빈 구동식 저속 열차 설계가 몇 가지 도입되었다. 북미의 UAC TurboTrain, 영국 고급여객열차(APT), 프랑스 TGV 001 등 다수의 고속여객열차 세트도 1960년대에 설계되고 있었다.

1970년대까지, 특히 1973년 석유 파동 이후, 이러한 이점은 더 이상 증가된 연료비를 극복하기에 충분하지 않았고, 터빈 기반의 열차 설계는 대부분 사라졌다. 프랑스에서 2000년경까지 두 종류의 대형 가스터빈 동력 시외 철도차(ETG와 RTG)가 계속 사용되었지만, TGV와 APT 모두 이를 지원하기 위한 오버헤드 라인이 설치되면서 전전기 운전으로 전환되었다. 철도노선 고도화 자금 지원이 제한됐던 북아메리카에서 전기운전은 가장 혼잡한 노선의 선택일 뿐, 여전히 드문 일이다. 캐나다 국영철도(CN)와 비아레일은 1980년대 초까지 TurboTrain을 계속 운행하다가 LRC 열차와 같은 디젤 전기 장치로 교체되었다. 암트랙은 2003년경까지 계속해서 Rohr Turboliners를 운영했다.

제트트레인

지난 수십 년 동안 일어난 또 다른 변화는 환경 제어와 엔터테인먼트 시스템을 운영하기 위한 나머지 열차에 전기를 제공하기 위한 헤드엔드 전력(HEP)의 광범위한 사용과 표준화다. 이러한 전력 요건은 열차가 주차되어 있는 동안에도 상당히 안정적이기 때문에, 이러한 운용 요건에 고도로 조정된 이 역할만을 위해 별도의 엔진을 사용하는 것은 드문 일이 아니다.

JetTrain 개념은 저속 운전 시 동력을 제공하기 위해 동일한 HEP 엔진을 사용함으로써 이 아이디어를 확장하고, 저출력 설정에서 터빈 연료 효율성의 문제를 우회한다. JetTrain 개념은 스테이션 영역과 스위치야드를 이동하는 동안 이 엔진만 사용한다. 열차가 스위치야드를 벗어나면 터빈 엔진인 3,750kW(5,029shp) 프랫 앤 휘트니 캐나다 PW150(이 역할에서 ST40으로 불림)[2]이 시동되고 열차가 운행 속도로 가속된다. 터빈 엔진은 헬리콥터 서비스로부터 개조되어 운용 효율과 신뢰성을 향상시키기 위해 50년 이상의 개발의 이점을 가지고 있다. 기존 철도 노선에 터빈 기관차를 도입하기 위해 특별한 연료공급 설비를 구축할 필요가 없도록 일반 기관차 디젤 연료로 운용하도록 개조했다. 디젤 엔진만 비어 있을 때 최대 50km/h(31mph)의 속도로 열차를 운행할 수 있고, 터빈은 240km/h(149mph)로 증가한다. 이 두 엔진은 발전기를 구동시켜 4개의 트랙션 모터에 동력을 공급하는 단일 기어박스에 함께 고정되어 있으며, 이는 전전기 Acela Express의 엔진과 동일하다. 발전기는 TGV 열차의 모터로, 정상 운전과 반대로 작동하며, 전원에 매여 회전하는 대신 회전하여 전력을 생산한다.

터빈을 고속 부분에 사용할 때의 주요 이점은 작은 물리적 크기와 가벼운 무게다. 터빈 엔진은 일반 사무용 책상 정도의 크기에 무게가 400kg(882lb)에 불과한 반면, 같은 동력의 기존 디젤 모터는 길이 약 5m(16ft)에 무게는 1만 kg(2만2046lb)이나 된다. 터빈을 사용하면 동력차의 중량이 낮아진다. JetTrain 동력차는 215,000파운드(97.5t)이며, 차축당 5,530파운드(2,508kg)의 불분명한 중량을 가졌다. 이는 축 중량이 8,540 lb(3.9 t)인 26만 lb(117.9 t)인 널리 사용되는 EMD F40PH와 비교된다. 차축당 질량의 이러한 감소는 레일에 상당한 스트레스를 덜 주므로, 열차가 레일에 변경되지 않고 고속으로 운행할 수 있다.[3]

제트트레인의 최대 "균형 속도"는 220km/h(137mph)였지만, 동력차 한 대가 7대의 승용차를 견인하면 170km/h(106mph)에 이를 수 있었다. 전방에 1대, 후방에 1대씩 모두 2대의 동력차로 열차는 240km/h(149mph)에 달할 수 있으며, 최대 속도는 265km/h(165mph)이다.[4] 완전한 열차는 보통 양쪽 끝에 각각 하나씩, 최대 11대의 객차와 함께 두 대의 동력차로 구성된다. 경사진 승용차는 1980년대 도입된 봄바디어의 LRC 경사진 열차에 혈통을 이어받아 아셀라에 사용된 차종이다. 고속 여객 서비스에서는 제트트레인(JetTrain) 제트트레인은 무게가 가볍고 현대적인 엔진 덕분에 같은 속도로 작동하는 디젤 유닛보다 30% 낮은 온실가스 배출량을 갖고 있다.[5] 전출력에서도 엔진은 사실상 조용하다. 운행 중 열차는 전전기 아셀라와 같은 부피다.[6]

역사

JetTrain 제어

JetTrain은 1997년 연방철도청(FRA)의 차세대 고속철도 프로그램(https://ieeexplore.ieee.org/document/395175)에서 출발하여 노선의 양이 전기화를 선택하기에 충분하지 않을 수 있는 북동부 회랑 외곽 노선의 서비스를 위한 고속 열차 기술을 개발했다. FRA는 50대 50으로 투자할 산업 파트너를 물색했고, Warren Platau FRA 대변인은 "Bombardier는 우리가 이 프로젝트에 관심이 있다는 말을 꺼냈을 때 그 자리에 나선 회사다. 우리는 이 프로젝트가 전국의 사람들이 원하는 고속 서비스를 가져올 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿는다. 최종 협정은 1998년 10월 뉴욕주 플래츠버그에 있는 봄바디어 매스 트랜짓 코퍼레이션 공장에 건설된 최초의 시제품 기관차에 각각 1,300만 달러를 투자하면서 체결되었다.

시제품 기관차는 2000년 6월에 완성되었다. 터빈 추진 시스템을 포함했지만 저속 디젤 모터 접근 방식을 구현하지 않았다. 2001년 여름 교통기술센터(콜로라도주 푸에블로)에서 안전테스트를 시작해 최고 시속 156마일(251km/h)에 도달했다. 그 시제품은 그 후 잠재적인 고속 사이트들을 둘러보는 데 사용되었다. 그들의 주요 목표는 미국 올랜도와 탬파 사이의 승객 서비스를 위한 플로리다 오버랜드 익스프레스였다. 이 프로그램을 지원하기 위해 시제품은 2003년 10월 7일 마이애미, 10월 11일 올랜도를 방문했다. 플로리다 제도는 당초 2009년에 개통될 예정이었으나 세부 엔지니어링 단계가 시작된 후 2004년 주민투표로 자금 지원이 거부됐다.[7]

캐나다에서 봄바디어와 비아 레일사는 비아파가 붐비는 퀘벡시티-윈도 회랑의 제트트레인(JetTraines)을 그들의 비아패스트 제안의 일환으로 사용하자는 제안을 제시했지만, 국가 정부로부터 자금 지원을 받을 수 없었다. 2008년 1월, 온타리오와 퀘벡의 수상들은 코리더에 대한 타당성 조사를 발표하여 고속철도에 또 다른 기회를 주었다. 밴 혼 연구소는 봄바디어와 함께 앨버타, 에드먼턴, 캘거리의 양대 도시 간 제트트레인 서비스의 적합성에 관한 연구도 마쳤다.[8] 다른 가능성들에는 텍사스와 라스베가스의 새로운 노선이 포함되어 있었다.

영국에서는 제트트레인(JetTrain)이 디젤-전기 HST의 대체품으로 제안되었다.[9] 호주 철도 잡지는 JetTrain을 영국식 고속철도(XPT, British HST)와 틸트 트레인(Tilt Train)을 보완하기 위한 실행 가능한 옵션으로 제시했다.

봄바디어는 멕시코 유카탄 주정부와 수도 메리다를 칸쿤과 치첸잇사 마야 유적지 등 마야 리비에라의 관광 휴양지로 연결하는 프로젝트인 트랜스페닌술라 고속열차 개발을 위한 대화를 나눴다. 이본 오르테가 주지사에 따르면, 이 열차는 시간당 평균 100마일(160km/h)의 디젤 엔진으로 운행해야 하며, 봄바디어는 더 제트트레인의 사용이 적합하다고 생각했다.[10]

2019년 현재, 시범 터빈 기관차는 교통 기술 센터에 보관되어 있다.

참고 항목

참조

  1. ^ "21: Performance". The Jet Engine (4th ed.). Rolls-Royce plc. 1986. ISBN 978-0-902121-04-1.
  2. ^ "Bombardier unveils new JetTrain locomotive". International Railway Journal. November 2002. Archived from the original on 2010-09-12.
  3. ^ "JetTrain: 기존 트랙"
  4. ^ "제트트레인: 비교"
  5. ^ "제트트레인: 공기질"
  6. ^ "제트트레인: 노이즈"
  7. ^ 플로리다 고속철도 당국 2012년 2월 24일 웨이백 머신에서 보관
  8. ^ Van Horne Institute, "Next Rail-Volution" 2009년 4월 12일 회수된 웨이백 머신에 2011-07-22 보관
  9. ^ 레일 매거진, 550호, 33페이지
  10. ^ 디아리오[dead link] 데 유카탄, "Outoridades el trendanto" 2011년 4월 14일 회수

참고 문헌 목록

추가 읽기

외부 링크