Система многих единиц (СМЕ) — способ управления подвижным составом, при котором в один поезд сцепляется два или несколько локомотивов или моторных вагонов, а управление тяговыми электродвигателями ведётся с одной кабины управления и одной локомотивной бригадой, машинистом или водителем; является частным случаем кратной тяги. Применяется на электровозах, тепловозах, тяговых агрегатах, моторвагонном подвижном составе, трамваях и троллейбусах. Известны случаи использования по системе многих единиц грузовых автомобилей и тракторов при перевозке тяжеловесных грузов, а также автобусов, но они единичны.
Если цепи управления двух соединить параллельно, то управлять обеими машинами можно будет из одной кабины. Для такого подключения необходимо, чтобы его поддерживали электрические цепи обеих машин. Они соединяются специальными кабелями через внешние разъёмы. Некоторые модели современного подвижного состава оснащены сцепными приборами типа Шарфенберга, которые сразу осуществляют механическое соединение и подключение электрических цепей, или же оборудуются устройствами связи по радио. Можно также сказать, что многосекционные электровозы (кроме старых электровозов постоянного тока) и тепловозы постоянно работают по системе многих единиц, так как они состоят из отдельных и одинаковых секций.
Существует также СМЕТ (система многих единиц телемеханическая), при которой непосредственно провода управления машин не объединяются. Сигналы управления кодируются и передаются всего лишь по одной паре проводов. При этом, если исправно работают шифратор и дешифратор, повышается надёжность работы, так как многократно сокращается число контактов в разъёмах.
История
Впервые эта система была применена американским изобретателем Фрэнком Спрэйгом в 1887 году на электропоездах Чикагской эстакадной железной дороги. В дальнейшем эта система стала активно применяться на электропоездах пригородных и городских железных дорог, трамваях и локомотивах. Например, во всех метрополитенах используются поезда, работающие по системе многих единиц. На безрельсовом транспорте систему удалось впервые применить только через 79 лет советскому изобретателю Владимиру Векличу. В 1966 году он соединил два троллейбуса МТБ-82/82Д по своей системе в поезд. Троллейбусные поезда были успешно внедрены более чем в 30 городахБрамский К. А. Троллейбусный поезд Владимира Веклича // «Всеукраинская техническая газета», 11 декабря 2003 г. бывшего СССР.
Преимущества Соединение моторных вагонов по системе многих единиц на железнодорожном транспорте имеет следующие преимущества относительно компоновки поездов из локомотива и прицепных вагонов.
Увеличение максимального ускорения, величина которого зависит от соотношения числа обмоторенных и необмоторенных осей в составе. Для поездов на локомотивной тяге эта величина составляет около 0,2—0,3 м/с², а для электропоездов — до 1 м/с². Это позволяет повысить скорость сообщения на маршрутах с частыми остановками (то есть на городском и пригородном транспорте) и, следовательно, увеличить пропускную способность линий. Нет необходимости в обороте (перецепке) локомотива. Для изменения направления движения поезда локомотивной бригаде достаточно перейти в другую кабину. Секционирование. Поезд с пассажирами можно за короткое время расцепить на несколько частей, которые смогут ехать отдельно по разным направлениям. Надёжность. При выходе из строя одного вагона поезд может продолжать движение. Меньшая осевая нагрузка. Снижается нагрузка на пути от тяжелого локомотива.
Таким образом, соединение локомотивов по системе многих единиц позволяет увеличить массы поездов и повысить провозную способность линий. Возможна организация соединённых поездов, имеющих локомотивы в голове и в середине (а иногда и в хвосте) поезда. На станциях поезд разделяется на автономные составы и занимает боковые пути, а по перегону следует единым целым и использует одну нитку графика. Также система многих единиц позволяет уменьшить необходимое число локомотивных бригад.
СМЕ на подвижном составе железных дорог СССР и России
До 1917 года моторвагонная электрическая тяга применялась на подъездных путях колеи 1000 мм в районе города Лодзь. Впервые в СССР система многих единиц на железнодорожном подвижном составе была использована в 1926 году на электровагонах Баку-Сабунчинской железной дороги, в 1929 году — на электровагонах скоростной дороги в Московской пригородной зоне.
Фактически по системе многих единиц работают почти все многосекционные локомотивы — электровозы ВЛ11, ВЛ15, ВЛ80Исаев И. П., Фрайфельд А. В. Беседы об электрической железной дороге. — М.: Транспорт, 1989. — 359 с.. и ВЛ85, ЧС6, ЧС7 и ЧС8; тепловозы ТЭ2, ТЭ3, 2ТЭ10 всех индексов, 2ТЭ116. Исключение — электровоз ВЛ10, который по электрической схеме (повторяющей схему двухкузовного ВЛ8, первого советского восьмиосного электровоза) является одним электровозом, оборудование которого распределено по двум секциям. При проведении КРП (капитального ремонта с продлением срока эксплуатации) на ЧЭРЗ все электровозы ВЛ10/ВЛ10У с присвоением серии ВЛ10К/ВЛ10УК получали возможность работать по СМЕ. Но по разным причинам (установка радиостанции лишь в одной из секций, запрет на поездную работу с одним токоприёмником без резерва на случай его поломки, особенности цепей управления) расцепление секций практикуется в основном с тепловозами и формально многосекционный локомотив считается единым.
Из современных локомотивов работу по системе многих единиц поддерживают электровозы ЧС2, ВЛ11, ВЛ60К, ВЛ80С и переоборудованные ВЛ80Р, серия Э5К; тепловозы 3М62У, 2ТЭ10М и 3ТЭ10М, 2ТЭ10У и 3ТЭ10У (работа в 2 и 3 секции), ТЭП70, а также все дизель- и электропоезда. Массово оборудованы телемеханической системой многих единиц электровозы ВЛ10 Куйбышевской, Южно-Уральской и Западно-Сибирской железных дорог; это позволяет одной бригаде управлять двумя электровозами и вести тяжёлый поезд, например на линии Самара — Уфа — массой 7400 т, на линии Кропачёво — Челябинск — массой 6000 т, на равнинных участках З-СИБ ЖД — 9000 т, что повышает эффективность работы. У ВЛ10К (модернизированного ВЛ10 производства ЧЭРЗ) на телемеханической системе многих единиц построено всё управление и сигнализация; СМЕТ в данном случае называется ЭСУТ-УВ — электронная система управления телемеханическая. На случай отказа ЭСУТ-УВ на ВЛ10К предусмотрено аварийное управление по обычной системе многих единиц с сокращённым числом проводов и функций. По тому же принципу построено и управление электровоза 2ЭС6.
Раздельное управление однотипным оборудованием секций реализовано по-разному. На электровозах ЧС можно раздельно включать вспомогательные и главные компрессоры секций, на работающем в три секции ВЛ11 — поднимать токоприёмник любой секции, а на работающем в три секции ВЛ80 такая возможность не требуется из-за значительно меньшего тока, поэтому токоприёмник средней секции снимается в депо при сборке трёхсекционной машины. При работе в четыре секции токоприёмники поднимаются попарно от одной кнопки. По-разному решается и вопрос сигнализации — например, на ВЛ11, где требующих сигнализации аппаратов немного (быстродействующий выключатель БВ и контактор мотор-вентилятора МВ), установлены отдельные лампы на каждую из трёх секций.
На ВЛ80С, где аппаратов много (защита выпрямительных установок и тяговых двигателей, реле земли, по четыре МВ на каждой секции и т. д.), отдельно для каждой секции установлены лишь лампы нулевой/ходовой позиции главного контроллера и лампы общей сигнализации неисправности, а для отдельных аппаратов — общие для всех секций лампы на расшифровочном табло. Отключение секций от расшифровочного табло (чтобы выяснить, какая из секций послала, скажем, сигнал на лампу «РКЗ») производится тумблерами с пульта машиниста через переключатели 436. Также на ВЛ80С имеется возможность увеличить плавность разгона: обычно на локомотивах все секции набирают позиции одновременно, в трёх-четырёхсекционном локомотиве такой одновременный прирост силы тяги может быть опасен для автосцепки, поэтому на ВЛ80С можно на части секций включить специальный тумблер 395, при этом сначала будут набирать очередную позицию секции со включенным тумблером, а потом — секции с выключенным.
Наиболее удобные электронные управление и сигнализацию двух-, трёх- или четырёхсекционного локомотива обеспечивает электронная система на электровозах ВЛ10К и 2ЭС6.
СМЕ на трамваях
До 1950-х годов на трамвае почти во всех странах мира в качестве дополнительного второго вагона (далее — сателлита) использовались отдельно произведенные прицепные вагоны, не имеющие кабин, тягового электрооборудования и токосъёмников. Такая компоновка была типовой для всего мира, и так работали почти все типы вагонов. В СССР использовались поезда Ф + Н, КМ + С, КМ + КП, Х + П, МТВ-82 + КТП-55, ЛМ-33 + ЛП-33, ЛМ-47 + ЛП-47, ЛМ-49 + ЛП49, а также вагоны заграничного производства.
Впервые в СССР система многих единиц на трамвае стала применяться в 1956 году — на опытных вагонах РВЗ-55, однако в серийное производство такие вагоны не пошли.
В 1959 году чехословацкое предприятие «ЧКД Татра-Смихов» (позже его дочернее предприятие «ЧКД Прага», далее — ЧКД) выпустило новую модель трамвая — «Татра Т2» — и стала экспортировать её в СССР. На этом трамвае на лобовой и задней частях были предусмотрены гнезда для подключения кабелей управления. Таким образом, эти вагоны можно было сцеплять по два. При соединении двух вагонов к гнездам подключался кабель управления, представляющий собой жгут проводов, имеющий в штекере до 36 жил. Сцепные приборы при сцеплении фиксировались колышком и в некоторых городах дополнительно — аварийным тросом.
В 1961 году ЧКД выпустило новую модель трамвая — «Татра Т3». На нём также была предусмотрена возможность работы по системе многих единиц, как на «Татре Т2».
В 1962 году под руководством В. Веклича были проведены эксперименты по сцепке вагонов «Татра Т2» (а затем и «Татра Т3») в двух- и трёхсоставные трамвайные поезда, соединённые по системе многих единиц. По результатам испытаний чехословацкой стороне был передан список необходимых доработок, которые были оперативно выполнены заводомПервый в России. Киевскому трамваю 75 лет. — К.: Будівельник, 1967. — 144 с..
С 1963 года в Киеве — впервые в СССР — началась массовая перевозка пассажиров в двух- и трёхсоставных поездах из вагонов, соединённых по системе многих единиц.