ヘッドエンドパワー – 日本の辞書

Head-end_power
鉄道輸送では、ヘッドエンドパワー（HEP ）は、電車の供給（ETS ）とも呼ばれ、旅客列車の配電システムです。電源は、通常、列車の前部または「先頭」にある機関車（または発電機）であり、暖房、照明、電気、およびその他の「ホテル」のニーズに使用される電力を供給します。海事に相当するのはホテルの電力です。1881年10月にロンドン、ブライトン、サウスコースト鉄道がロンドンからブライトンへのルートで乗用車に火をつける試みが成功したことは、世界の列車に電気を使用することの始まりを告げるものでした。
米国標準のヘッドエンド電源
電気接続ケーブルを備えたMBTA通勤電車

コンテンツ
1 歴史
2 イギリス
2.1 電車の熱（ETH）と電車の供給（ETS）
3 北米
4 ヘッドエンドパワーカー
5 エンジン
5.1 個別のエンジン 5.2 機関車原動機
6 電気負荷
7 電圧
7.1 北米 7.2 イギリス 7.3 アイルランド 7.4 ロシア 7.5 ヨーロッパ（ロシアと英国を除くRIC車） 7.6 中国
8 代替案
9 も参照してください
10 参考文献

歴史
石油ランプは1842年に軽列車に導入されました。経済学により、ランカシャー鉄道とヨークシャー鉄道は1870年に石油を石炭ガス灯に置き換えましたが、列車のガスボンベの爆発により実験を中止しました。石油ガス照明は1870年後半に導入されました。電気照明は1881年10月に導入されました 32個のFaure鉛酸再充電セルの吊り下げ式バッテリーに接続された12個のSwanカーボンフィラメント白熱灯を使用して充電のために取り外される前に約6時間点灯します。
1881年のノースブリティッシュ鉄道は、ブラザーフッド蒸気機関車のダイナモを使用して発電に成功し、列車に電灯を供給しました。この概念は後にヘッドエンドパワーと呼ばれていました。高い蒸気消費量は、システムの放棄につながりました。1883年にロンドン、ブライトン、サウスコースト鉄道によって3つの列車が発車し、車軸の1つから駆動されるダイナモを使用して船内で発電されました。これにより、警備員のバンの鉛蓄電池が充電され、警備員が機器を操作および保守しました。このシステムは、電車内で電灯を正常に提供しました。
1885年、フランクフルト・アム・マインの列車に、モーリング型の発電機とアキュムレータを使用して電灯が導入されました。ダイナモは、18〜42 mphの速度で車軸から滑車とベルトによって駆動され、低速では動力が失われました。
1887年、米国のフロリダスペシャル列車とシカゴリミテッド列車の手荷物車の蒸気駆動発電機は、他の形式のヘッドエンドパワーを導入するために、列車のすべての車に電灯を配線して供給しました。。
石油ガス照明は、電灯に比べてより強い光を提供し、1913年9月にエスギルのミッドランド鉄道で事故が発生して多くの乗客が死亡するまで、より一般的に使用されていました。この事故により、鉄道は列車の照明に電気を採用するようになりました。
蒸気の残りの時代からディーゼル時代の初期にかけて、乗用車は機関車から供給される低圧飽和蒸気によって加熱され、車の照明と換気のための電力は、各車の車軸駆動発電機によって充電されたバッテリーから供給されていました、または車体の下に取り付けられたエンジン発電機セットから。1930年代から、エアコンは鉄道車両で利用できるようになりました。車両を動かすためのエネルギーは、車軸、小型の専用エンジン、またはプロパンからの機械的なパワーテイクオフによって提供されます。
結果として得られた照明電力、蒸気熱、およびエンジン駆動の空調の個別のシステムは、メンテナンスの作業負荷と部品の急増を増加させました。ヘッドエンド電源により、単一の電源でこれらすべての機能を処理でき、列車全体でさらに多くの機能を処理できます。
蒸気の時代には、フィンランドとロシアのすべての車に薪または石炭火力の暖炉がありました。このような解決策は、ヨーロッパのほとんどの国で火災の危険性があると見なされていましたが、ロシアではそうではありませんでした。

イギリス
もともと、蒸気機関車で牽引される列車には、車両を加熱するために機関車から蒸気が供給されていました。ディーゼル機関車と電気機関車が蒸気に取って代わったとき、蒸気加熱は蒸気加熱ボイラーによって供給されました。これは、石油燃焼（ディーゼル機関車の場合）または電気要素によって加熱された（電気機関車の場合）。石油焚きの蒸気熱ボイラーは信頼できませんでした。それらは、それらが取り付けられたどのクラスでも、機関車の他のシステムまたはコンポーネントよりも多くの機関車の故障を引き起こしました。これは、より信頼性の高いキャリッジ加熱方法を採用する大きな動機でした。
当時、照明は電車が動いているときに各車両の下にあるダイナモによって充電されたバッテリーで駆動され、ビュッフェ式の車は調理や給湯にボトル入りのガスを使用していました。

電車の熱（ETH）と電車の供給（ETS）
その後、ディーゼルと電気機関車には、古い機関車で使用するために保持されていた蒸気加熱装置の横に設置された電気加熱要素を実行するためにキャリッジに電力を供給する電気列車加熱（ETH ）装置が装備されました。その後の車両設計では、蒸気加熱装置が廃止され、ETH供給が、列車内の暖房、照明（列車の照明用バッテリーの充電を含む）、換気、空調、ファン、ソケット、およびキッチン設備に使用されました。このETHを認識して、最終的にElectric Train Supply（ETS）に名前が変更されました。
各コーチには、使用できる電力の最大消費量に関するインデックスがすべての指標の合計は、機関車の指標を超えてはなりません。1つの「ETHインデックスユニット」は5kWに相当します。ETHインデックスが95の機関車は、475kWの電力を列車に供給することができます。

北米
古い車軸発電機システムの最初の進歩は、ボストンとメイン鉄道で開発されました。ボストンとメイン鉄道は、ボストンの専用通勤サービスに多くの蒸気機関車と乗用車を配置していました。通勤運転の特徴である低速と頻繁な停止のために、車軸発電機の出力はバッテリーを充電し続けるには不十分であり、照明と換気の失敗について乗客の不満を引き起こしました。それに応じて、鉄道はこれらの列車に割り当てられた機関車に大容量の発電機を設置し、車への接続を提供しました。車は機関車からの蒸気を暖房に使用しました。
初期のディーゼル流線形車両の中には、固定構造を利用して、電動照明、空調、暖房を採用したものもありました。車は既存の乗客ストックと混合することを意図していないため、これらのシステムの互換性は問題ではありませんでした。たとえば、ネブラスカゼファーの列車セットには、最初の車に3つのディーゼル発電機セットがあり、車載機器に電力を供給します。
ディーゼル機関車が旅客サービスに導入されたとき、それらは自動車暖房用の蒸気を提供するために蒸気発生器を備えていました。しかし、車軸発電機とバッテリーの使用は何年も続いた。これは1950年代後半に変化し始め、シカゴアンドノースウエスタン鉄道が通勤用のEMD F7およびE8機関車から蒸気発生器を取り外し、ディーゼル発電機セットを設置しました（半島400を参照）。彼らの通勤電車はすでに機関車から低電圧、低電流の電力を受け取っており、車軸発電機がバッテリーの充電を維持するのを支援しているため、これは自然な進化でした。
多くの通勤車両がすぐにHEPに変換されましたが、長距離列車は蒸気熱とバッテリー駆動の電気システムで動作し続けました。これは、都市間旅客鉄道サービスがアムトラックとビアレールに移管された後、徐々に変化し、最終的には米国とカナダでHEPが完全に採用され、古いシステムが廃止されました。
1971年に設立された後、アムトラックが最初に購入した機関車は、乗用車本体と蒸気発生機能を備えた、広く使用されているSD40-23000馬力貨物機関車を改造したエレクトロモーティブ（EMD）SDP40Fでした。SDP40Fは、前任の鉄道から取得した古い蒸気加熱乗用車と組み合わせて最新の動力を使用することを許可し、アムトラックが専用の車や機関車を調達する時間を確保しました。
1975年、アムトラックは、ゼネラルエレクトリック（GE）P30CHおよびE60CH機関車によって牽引され、後にEMD F40PHおよびAEM-7機関車によって増強され、すべてHEPを供給するために装備された全電気式アムフリート車の納入を開始しました。この目的のために、5台のアムトラックE8がHEPジェネレーターで再構築されました。さらに、15台の手荷物車がHEP発電機に変換され、HEP以外の動力（信頼性の低いメトロライナーEMUの代わりにGG1が使用されるなど）によるアムフリートの運搬が可能になりました。アムフリートの導入に続いて、（全電気式の）スーパーライナー鉄道車両が遠距離恋愛ルートで運用されました。アムトラックはその後、蒸気加熱された車両の一部をHEPを使用して全電気運転に転換し、残りの未転換車を1980年代半ばまでに引退させました。

ヘッドエンドパワーカー

北京鉄道駅の
中国鉄道KD25K
発電機車ヘッドエンドパワーカー（ジェネレーターカーとも呼ばれます）は、ヘッドエンドパワー（HEP）を供給する鉄道車両です。現代の機関車のほとんどはHEPを供給しているため、古い機関車を使用する伝統的な鉄道や、遠足で機器を運ぶ鉄道博物館で主に使用されています。かなりの数のヘッドエンドパワーカーが、乗用車にHEPを供給するためにディーゼル発電機と燃料タンクで再構築された他の形態の車両として始まりました。

荷物と電動キャリッジの組み合わせ。

後に中止されたナイトスター国際寝台列車
に電力を供給するために
寝台車から改造された、使われ
なくなった英国国鉄マーク3発電機
インド鉄道の動力車
ディーゼル車がより一般的であるとしても、電気車も存在し、HEPなしで機関車に牽引されたとき、または機関車に取り付けられていないときに列車に電力を供給するために使用されます。

エンジン
HEP発電機は、機関車または発電機車に取り付けられた別のエンジン、または機関車の原動機のいずれかによって駆動できます。

個別のエンジン
補助動力装置
発電機が供給するHEPは通常、主推進（原動機）エンジンから独立した補助ディーゼルユニットを介して行われます。このようなエンジン/発電機セットは、通常、機関車の後部のコンパートメントに取り付けられます。原動機とHEP発電機セットは燃料供給を共有します。
短い列車で電気を供給するためのより小さな車内エンジン/発電機セットも製造されています。

機関車原動機
多くのアプリケーションでは、機関車の原動機は推進力とヘッドエンドパワーの両方を提供します。HEPジェネレーターがエンジンによって駆動される場合、必要な50Hzまたは60HzのACライン周波数を維持するために一定速度（RPM ）で実行する必要が搭載された電子機器が設定された周波数を維持するためにエンジンの速度を制御するので、エンジニアはスロットルをより高い走行位置に保つ必要はありません。
最近では、機関車は牽引発電機から電力を供給される静的インバーターの使用を採用しています。これにより、原動機はより広いRPM範囲を持つことができます。
原動機から派生した場合、HEPは牽引力を犠牲にして生成されます。たとえば、ゼネラルエレクトリックの3，200 hp（2.4 MW）P32および4，000 hp（3.0 MW）P40機関車は、HEPを供給する場合、それぞれ2，900および3，650 hp（2.16および2.72 MW）にディレーティングされます。Fairbanks-Morse P-12-42は、原動機が一定速度で動作するように構成され、牽引発電機の出力が励起電圧の変化によってのみ調整される、HEPを装備した最初の機関車の1つでした。
EMD機関車の原動機を動力源とするHEPの最初のテストの1つは、1969年に、定速リアエンジンに変換されたミルウォーキーロード EMD E9 ＃33Cで行われました。

電気負荷
HEP電源は、照明、HVAC、食堂車のキッチン、バッテリー充電負荷に電力を供給します。個々の車の電気負荷は、一般的な車の20 kWから、アラスカで稼働するプリンセスツアーウルトラドーム車などのキッチンとダイニングエリアを備えたドーム車の150kW以上の範囲です。

電圧

2台の中国鉄道25Tコーチ
間の接続ケーブル

北米
北米では列車の長さと高電力要件のため、HEPは480 V（米国では標準）、575 V、または600 Vの三相ACとして供給されます。変圧器は、より低い電圧に下げるために各車に取り付けられています。

イギリス
英国では、ETSは800 V〜1000 V AC / DC 2極（400または600 A）、1500 V AC 2極（800 A）、またはHSTの415V3相で供給されます。旧南部地域では、MkIキャリッジが750VDC電源用に配線されていました。これは、サードレールネットワークの線間電圧に対応します。クラス73機関車は、この線間電圧をETSジャンパーに直接供給しますが、クラス33ディーゼル電気機関車は、列車加熱接続に750VDCを供給する独立したエンジン駆動の列車加熱発電機を備えています。

アイルランド
アイルランドでは、HEPはヨーロッパ/IEC規格230/400V 50 Hz（元々は220/380 V 50 Hz）で提供されます。これは、アイルランドおよびEUの国内および商業用の建物や産業で使用される電力システムと同じ仕様です。
Cork-Dublin CAF MK4セットでは、これは、ドライビングトレーラーバンにある2つの発電機によって提供され、プッシュプルエンタープライズセットでは、専用のテーリングバンの発電機によって提供されます。艦隊の大部分を占めるアイルランドのDMU列車は、各コーチの下にある小さな発電機を使用しています。
歴史的に、HEPと、古い車両では、蒸気加熱は、発電機と蒸気ボイラーを含む後続の発電機バンによって提供されていました。これらは通常、列車セットの背面にありました。Enterprise Dublin-Belfastの列車セットは、当初GM 201ディーゼル電気機関車のHEPを使用していましたが、信頼性の問題と機関車システムの過度の摩耗により、発電機バン（廃止されたIrish Rail MK3セットから供給され、プッシュプル使用に適合）が使用されました。追加した。IE 201クラスの機関車が発火したとき、HEPモードは廃止されました。

ロシア
ロシアの自動車は、DCラインで3 kV DC電圧、または機関車の主変圧器によって提供されるACラインで3kVAC電圧のいずれかで電気加熱を使用します。新しい車は主に西ヨーロッパのメーカーによって製造されており、RIC車と同様に装備されています。

ヨーロッパ（ロシアと英国を除くRIC車）
RIC車は、次の4つの電圧すべてで供給できる必要が1，000V 16+2⁄3 Hz AC 、 1，500 V 50 Hz AC、1，500 V DC、および3，000VDC。1つ目は、オーストリア、ドイツ、ノルウェー、スウェーデン、スイスで使用されており、 15 kV 16.7HzAC 架線システムが使用されています。2つ目（1.5 kV AC）は、 25 kV 50 Hz ACカテナリーシステムを使用する国（クロアチア、デンマーク、フィンランド、ハンガリー、ポルトガル、セルビア、英国、およびフランス、イタリア、ロシアの一部の回線）で使用されます。どちらの場合も、適切な電圧は、機関車の主変圧器またはディーゼル機関車のACオルタネーターによって提供されます。DC電源（1.5kVまたは3kV DC）を使用している国では、パンタグラフによって収集された電圧が車に直接供給されます。（ベルギー、ポーランド、スペイン、ロシアとイタリアの一部の路線は3 kVを使用し、オランダ、フランスの一部の路線は1.5 kVを使用しています。詳細については、鉄道電化システムのリストの記事を参照して）
現代の車は1，000V50 Hz ACもサポートすることが多く、この種類はデポや駐車場で見つかることが
古いヨーロッパの車は高電圧（または蒸気機関車によって供給される蒸気（一部のディーゼルおよび電気は蒸気ボイラーも取り付けられていた）を使用し、蒸気発生器の車も使用され、一部の車には石炭または石油燃焼ボイラーが取り付けられていました）暖房、照明、ファン、その他の低電流供給（バスルームのシェーバーソケットなど）の電力は、車軸駆動の発電機によって供給されました。今日、ソリッドステートエレクトロニクス（サイリスタおよびIGBT）の開発により、ほとんどの車には、任意のRIC電圧（1.0〜3.0 kV DCまたは16）を使用するスイッチング電源が搭載されています。+2⁄3 / 50 Hz AC）、必要なすべての低電圧を供給できます。低電圧はメーカーによって異なりますが、一般的な値は次のとおりです。
オンボード電子機器用の12〜48 V DC（HEPが無効になっている場合は化学バッテリーから供給）
蛍光灯の電子バラストおよび換気ファンに給電するための24〜110 V DC（HEPが無効になっている場合は化学電池から供給）
助手席用ソケット、冷蔵庫などの単相230 V AC（上記のように化学電池から供給される場合もあります）
空調用コンプレッサー、暖房、換気ファン用の三相400 V AC（現在、電力消費のため、空調は化学電池から供給されていません）
電気暖房は通常、高電圧HEPラインから供給されていましたが、市場では異常な電圧は一般的ではなく、機器は高価です。
標準のRIC準拠のHVヒーターには、電圧に応じて切り替えられる6つの抵抗が6つの直列（ 3 kV DC）、2×3の直列（1.5 kV ACまたはDC）、または3×2の直列（1 kV AC）です。。安全のため、適切な構成の選択と切り替えは自動的に行われます。乗客はサーモスタットのみを操作できます。

中国

中国鉄道旅客列車のKD25K 電
機車
中国では、HEPは2つの形式で提供されます。
2005年以前に製造されたすべての25A/G車、再構築および空調された22 / 25B車、ほとんどの25K車、およびほとんどのBSPで製造された25T車では、HEPは三相380 VACで発電機車（元々はTZとして分類）によって供給されます。車、後にKDに再分類）、少数のDF11Gディーゼル機関車、および非常に限られた数の改造されたSS9電気自動車。ディーゼル発電機セットを搭載した車（工場で製造されたRZ / RW / CA22 / 23 / 25B車、一部の再構築されたYZ / YW22 / 23 / 25B車、ほとんどのドイツ製24台の車、および非常に限られた数の25G / K/T車特殊用途）もこの形で独自の電力を供給します。ディーゼル発電機が設定された車から隣接する通常のHEP車にAC電力を送ることは可能ですが、この状況では両方の車が全負荷で空調または暖房を実行することはできません。これらのディーゼル車は、独自のディーゼルを使用せずに、他の場所からHEPで走行することもできます。主に発電機車が牽引力、スタッフ、および燃料（電化されたラインで走行している場合）を「浪費する」ため、非効率的で時代遅れと見なされていますが、AC HEPを使用する新しい車は、主に使用するための新しい発電機車/セットとともに、まだ生産中ですHEPを供給できる中国鉄道のエンジンの大部分が電気機関車であることを考えると、電化されていない地域では。
ほとんどの新しい25G車と25/19T車では、SS7C、SS7D、SS7E、SS8、SS9、HXD1D、HXD3C、HXD3D、および一部のDF11Gディーゼル（No.0041、0042、 0047、0048、0053-0056、0101-0218）。高地の青海-中国チベット鉄道で使用するように指定された少数の特殊発電機（QZ-KD25T）も、600VDCで電力を供給します。新しいDC搭載エンジンと自動車が急速にサービスを開始し、ACを使用した古い機器の老朽化と廃止により、DCHEPは中国鉄道のより顕著な電力供給形態になりました。
非常に限られた数の車、ほとんどが25Tで、両方の形式のHEPで走行できます。

代替案

2006年にアイルランド共和国リムリックの
コルベール駅にツインHEP発電機セットを備えたCAFDVT
ほとんどの機関車運搬列車は機関車から直接電力を受け取りますが、列車が立っていてヘッドエンド電源に接続されていないときに、レストランの車が架空線から直接電力を受け取る例があります（主にヨーロッパ大陸）。たとえば、ドイツの食堂車WRmz 135（1969）、WRbumz 139（1975）、ARmz 211（1971）には、すべてパンタグラフが装備されていました。
フィンランドのダイニング/ケータリングカーの中には、機関車からの電力が利用できる場合でも使用されるディーゼル発電機セットが組み込まれているものが
コネチカット州がShoreLineEastサービスを開始したとき、彼らは多くの場合、HEPを供給できなかった古い貨物ディーゼルを搭載した新しい乗用車を使用していたため、一部のコーチはHEP発電機を取り付けて配達されました。HEPによる機関車の買収により、これらはその後削除されました。
旅客列車をHEP供給のない機関車（または互換性のないHEP供給）で運搬する必要がある場合は、AmtrakCascades列車やIarnródÉireannのCAFMark 4 Driving Van Trailer（ツインMAN2846LE 202（320 kW）/ Letag（330 kVA）エンジン/発電機セット付き、GESAN製）。KiwiRail（ニュージーランド）は、 TranzScenicの乗客サービスにAGクラスのラゲッジジェネレーターバンを使用しています。ワイララパ線のTranzMetroは、SWGクラスの客車を使用しており、内部の一部は発電機を収容するようになっています。リングリングブラザーズとバーナム＆ベイリーサーカス列車は、列車を運ぶホスト鉄道機関車への依存を避けるために、乗客のコーチにHEPを供給する少なくとも1台の特注の動力車を使用しました。
英国とスウェーデンでは、高速列車IC125とX2000に50Hzの三相電力バスが

も参照してください
電気暖房
暖房、換気、および空調
ホテルの電力
ショアパワー、列車のグリッド接続は、実行の間に敷設することで構成されます
換気（アーキテクチャ）

参考文献
^ JFL（1914）。電気による電車の照明。ロンドンとヨーク：Ben Johnson＆Co 。
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