世界の鉄道業界は、過去20年間で静かに、しかし大きな変革を遂げてきました。列車のブレーキ、ドアの作動、パンタグラフ制御、サスペンションの水平調整など、長らく目に見えない基盤となってきた圧縮空気は、従来の潤滑油を用いた圧縮方式から、完全にオイルフリーの技術へと移行しました。この変化は流行によるものではありません。物理法則、法的責任、そして高速走行時のブレーキ汚染による取り返しのつかない影響が、この変化の原動力となっています。鉄道車両用のオイルフリースクリュー式空気圧縮機は、車載空気圧システムにおける最大の汚染リスクを排除し、それによって英国およびヨーロッパ全土の鉄道事業者にとって、信頼性に関する計算を根本的に変えるものとなります。
現代の高速電車、地域ディーゼル電車、大型地下鉄車両には共通する構造上の真実があります。それは、空気圧回路がオイルエアロゾルに耐えられないということです。オイル汚染によって表面が滑らかになったブレーキパッドは摩擦係数が低下します。潤滑油の残留物で詰まったソレノイドバルブは、重要な局面で誤作動を起こします。パンタグラフシールは、何千回もの運転サイクルを経て鉱物油にさらされると膨張し、ひび割れます。鉄道車両用コンプレッサーを規定する欧州技術規格であるEN 15611は、まさにこれらの故障モードを念頭に置いて作成されました。英国の国鉄、ロンドン地下鉄、HS1の運行を支える英仏海峡横断インフラで車両を運行する事業者にとって、この規格への準拠は必須です。
Ever Power社は、18年以上にわたり鉄道用途向けオイルフリースクリューコンプレッサーの設計・製造を行ってきました。この記事で紹介する機械は、汎用産業用ユニットを改造したものではなく、鉄道運行環境特有の振動特性、高度範囲、極端な温度、メンテナンス間隔などを考慮して、ローター形状から設計・製造された専用機です。
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鉄道用オイルフリー圧縮の背後にある技術
オイルフリースクリューコンプレッサーの動作原理は、一見すると非常に洗練されています。精密加工された2つのヘリカルローター(オス型とメス型)が同期して噛み合い、必要な吐出圧力に達するまで、徐々に容積が縮小する圧縮空間に大気を吸い込みます。従来の潤滑式スクリューコンプレッサーでは、ローターのクリアランスを密閉し、圧縮ガスを冷却し、ベアリング面を潤滑するために、圧縮空間にオイルが注入されます。オイルフリーバージョンでは、この注入ループが完全に不要になります。ローターのクリアランスは、動作温度範囲全体で通常50μm以下のミクロン単位の公差に保たれているため、ローターは物理的に接触することなく、また潤滑剤なしでも互いに密閉できます。これは、制御された条件下で塗布された高品質のエンジニアリング熱可塑性樹脂またはPTFEローターコーティングと、あらゆる回転速度でローターの形状を正確な位相に保つ精密研磨された同期ギアを組み合わせることによってのみ実現可能です。
熱管理は、オイルによる冷却機能を代替します。Ever Powerのレールコンプレッサーは、8バールゲージ以上の出力に対して、同じ筐体内に空冷式インタークーラーを搭載した2段式インタークーラー圧縮アーキテクチャを採用しています。インタークーラーは、第2段に入るガスの温度を下げ、体積効率を向上させるとともに、ローターコーティングの熱クリープを防ぎます。地下鉄の駅間停車時など、トンネル内で長時間低速運転を行うような運転サイクルでは、内蔵の可変速ドライブにより、コンプレッサーの出力を精密に調整でき、圧力調整を損なうことなく過熱を防ぎます。その結果、ISO 8573-1クラス0の認証を受けた、真にオイルフリーの空気を、供給先の車両の空気圧回路図に正確に適合した供給温度と圧力で供給する機械が実現しました。
ドライスクリューローターペア
オス型およびメス型ローターは±2µmの公差で加工されています。PTFEベースの摩擦低減コーティングにより、圧縮室へのオイル注入なしで金属同士の接触が防止されます。
インタークーラー付き二段圧縮
空冷式インタークーラーを内蔵した2段階圧縮方式により、吐出温度を周囲温度より50℃未満に抑え、下流側のソレノイド、アクチュエータ、ブレーキバルブシートを保護します。
可変速駆動制御
車載の可変速駆動装置(VSD)は、コンプレッサーの出力を車両の瞬間的な需要に合わせて調整し、部分負荷時のエネルギー消費を削減します。これは、補助機器の消費電力が1キロワットでも牽引距離に影響する電車にとって非常に重要です。
技術性能パラメータ
下記の表は、Ever Power社の標準レールシリーズ・オイルフリースクリューコンプレッサーの製品ラインナップを示しています。すべてのパラメータは、OEMカスタマイズプログラムを通じて、お客様の車両仕様、電源電圧、圧力要件、メンテナンス間隔目標に合わせて調整可能です。安全性が重視される用途向けの冗長構成デュアルヘッドユニットなど、特注構成も受注生産で承ります。
| パラメータ | EP-RF35 | EP-RF55 | EP-RF90 | EP-RF132 |
|---|---|---|---|---|
| 定格出力(kW) | 35 | 55 | 90 | 132 |
| 自由空気供給量(m³/分) | 4.5~5.8 | 7.2~9.5 | 11.8~15.2 | 17.5~22.0 |
| 最大使用圧力(bar g) | 10 | 10 | 13 | 13 |
| 空気清浄度クラス | ISO 8573-1 クラス0 | ISO 8573-1 クラス0 | ISO 8573-1 クラス0 | ISO 8573-1 クラス0 |
| 騒音レベル(dB(A) @ 1m) | ≤ 68 | ≤ 70 | ≤ 72 | ≤ 74 |
| 動作温度範囲(℃) | -25~+50 | -25~+50 | -40~+55 | -40~+55 |
| 耐振動性 (EN 61373) | カテゴリー1、クラスB | カテゴリー1、クラスB | カテゴリー1、クラスA | カテゴリー1、クラスA |
| 供給電圧オプション | 400V / 480V / 750V DC | 400V / 480V / 750V DC | 400V / 1500V DC | 400V / 1500V DC |
| サービス間隔(時間) | 8,000 | 8,000 | 12,000 | 12,000 |
| 標準準拠 | EN 15611 / EN 61373 | EN 15611 / EN 61373 | EN 15611 / EN 61373 | EN 15611 / EN 61373 |
オイルフリーの空気が違いを生む場所
現代の高速列車には、多くの人が想像する以上に多くの空気圧機器が搭載されています。それぞれの機器は、汚染に対する感受性、圧力許容範囲、そして故障時の影響が異なります。これらのシステムを個別に理解することで、オイルフリーのスクリュー式空気圧縮機が単なる高級仕様ではなく、工学的に理にかなった唯一の仕様である理由が明らかになります。
鉄道技術者がエバーパワーを指定する理由
鉄道車両調達段階での仕様決定は、30年に及ぶ車両寿命全体に影響を与えます。コンプレッサー技術の選択は、保守予算、稼働率目標、安全記録、そして規制遵守といったあらゆる側面において、その影響を及ぼします。エバーパワー社のオイルフリースクリューコンプレッサープラットフォームの利点は、単なる宣伝文句ではなく、従来の潤滑式技術から移行する際に、鉄道調達エンジニア、保守担当者、車両管理者から一貫して報告されている、確かな技術的成果なのです。
サービスで実証済み ― お客様の成功事例
北イングランドEMU車両運行会社 ― 43編成の地域急行車両
イングランド北部の地方旅客列車運行会社は、保有するクラス3xx型電車のブレーキシステム介入率が許容できないほど高いことに悩まされていた。保守分析の結果、根本原因は製造時に取り付けられた潤滑ピストンコンプレッサーから発生するオイルエアロゾル汚染であることが判明した。ブレーキ分配弁はメーカーが予測する交換間隔の2倍の頻度で交換されており、18か月間に2件の制動距離延長事故が運行会社の安全ケースマネージャーに報告されていた。車両エンジニアリングチームは、車両の空気圧回路図を変更することなく、計画された大規模メンテナンス時に設置できる後付けソリューションを求めて、エバーパワー社に問い合わせた。
Ever Power社は、既存のアンダーフレームのボルトパターンに合わせて設計されたカスタムマウントフレームを備えたEP-RF55オイルフリースクリューコンプレッサーユニット43台を納入しました。全車両の改修は14ヶ月かけて完了しました。完了後24ヶ月間で、ブレーキバルブの交換率は67%減少し、ブレーキ関連の安全事故はゼロ件でした。ユニットあたりの年間メンテナンスコストは約4,200ポンド削減され、改修投資の回収期間は4.5年未満と予測されています。その後、運行会社は次回の車両調達契約において、Ever Power社のオイルフリーユニットを必須標準として指定しました。
「当社は都市間列車にEP-RF90ユニットを導入してから3年以上が経過しました。四半期ごとに実施する試験では、常にISOクラス0の空気質を維持しています。さらに重要なのは、パンタグラフアクチュエータのオーバーホール間隔が18ヶ月から36ヶ月に延長されたことです。これは、回路から油分汚染を排除できたことによる直接的な効果です。Ever Powerのエンジニアリングチームは試運転期間中ずっとサポートしてくれ、技術的な問い合わせにも数日ではなく数時間以内に対応してくれました。」
フリートエンジニアリングマネージャー · InterCity TOC、スコットランド、イギリス
「新型地下鉄車両の調達にあたり、価格競争力とEN 15611認証を基準にEver Power社製機器を指定しました。しかし、予想外だったのは、技術文書パッケージの質の高さでした。すべての試験報告書、FMEA(故障モード影響解析)、保守マニュアルが初回製品検査前に納品されたため、認証プロセスにおいて数週間もの時間を節約できました。現在、ロンドン市内の3つの車両基地でも、保守機器にEver Power社製のオイルフリーユニットを使用しており、いずれも非常に良好な結果が得られています。」
ロンドン都市地下鉄公社(英国)鉄道車両エンジニアリング部門責任者
「鉄道車両メーカーとして、当社はコンプレッサーのサプライヤーを、空気の純度、振動認証、そして当社の車両仕様に合わせたカスタマイズ能力という3つの譲れない基準で評価しています。エバーパワー社は、当社のウェストミッドランズ地域フランチャイズプロジェクトにおいて、これら3つの基準すべてを満たしました。各コンプレッサーが独立してブレーキシステム全体の需要を供給できる、同社が設計したカスタムデュアルヘッド冗長構成は、予定通りかつ予算内で納品されました。英国または欧州のTSI規格に準拠した車両メーカーであれば、エバーパワー社のエンジニアリングチームを自信を持って推薦します。」
上級システムエンジニア · 鉄道車両OEM、英国ウェストミッドランズ
英国鉄道業界に確かな供給体制を整える
英国の鉄道網は、ヨーロッパで最も厳しい運行環境の一つであり、鉄道車両部品にとって過酷な環境となっています。ビクトリア朝時代のトンネル形状、混在交通ルート、鉄道道路局(ORR)が管理する規制された安全基準、そしてHS2第1期計画に伴う野心的な輸送能力拡大目標が組み合わさることで、複雑な仕様環境が生まれ、単なる製品カタログではなく、真に高度な技術力を持つサプライヤーが求められます。Ever Powerは、イングランド、スコットランド、ウェールズ全域の運行事業者、OEM、車両基地エンジニアにオイルフリースクリューコンプレッサーを供給しており、英国を拠点とする物流パートナーに需要の高いサービス部品の在庫を保有することで、メンテナンスの緊急事態に即日対応できるようにしています。
適合性に関する文書は、英国固有の要件に基づいて作成されます。2021年の法改正後、EUのTSIフレームワークが英国国内の基準と異なる場合、Ever Powerのエンジニアリングチームは、該当する英国のNTR(国家技術規則)に準拠したバリアント宣言を提供できます。HS1運営ライセンスに基づく英仏海峡トンネル経由のサービスを含む国境を越えた運行については、CEマーク付きのEU TSI宣言も併せて利用可能です。英国の鉄道調達プロジェクトは、サプライヤーがブレグジット後の認証事情に精通していないために複雑化すべきではありません。Ever Powerであれば、そのような心配は無用です。
主要路線の電車(EMU)およびディーゼル電車(DMU)向けアプリケーション。RSSB(英国鉄道安全基準)に関するドキュメントを完備。英国国内への部品は即日発送。
地中埋設および深層管路に対応した設計。トンネル環境向けの防塵密閉型筐体。
路面電車およびライトレールのドア/ブレーキシステム向けコンパクト型EP-RF35ユニット。マンチェスター・メトロリンク対応筐体。
貨物機関車のブレーキシステムおよび旧式牽引装置向けの改修ソリューション。特注インターフェース設計も承ります。
あらゆる段階におけるカスタムエンジニアリング
Ever Power社の製造施設では、一般的な産業用製品とは完全に分離された、鉄道製品専用の生産ラインが稼働しています。 コンプレッサー 生産。この分離は重要です。鉄道用途は、工業製品とは根本的に異なる受入基準、文書要件、および長期供給契約を必要とするため、2つの品質システムを混在させると、必ず両方に不利益が生じます。この鉄道路線は、ISO 9001:2015品質マネジメントシステムに基づいて運営されており、鉄道業界で最も厳しいサプライヤー認証プログラムであるIRIS(国際鉄道産業規格)に準拠した鉄道固有の補足規定が適用されています。
Ever Powerの製品カスタマイズ機能は、空気排出口の位置を90°変更したり、2つ目の温度センサーを追加したり、コネクタ規格を変更したりといった、筐体の細かな変更から、お客様から提供されたパッケージング図面に基づいてコンプレッサーユニットをゼロから設計するまで、幅広く対応可能です。新造プロジェクトに取り組む鉄道車両メーカーの皆様には、カスタマイズコストが最も低く、統合オプションが最も豊富なコンセプト設計段階からEver Powerにご相談いただくことをお勧めします。当社のアプリケーションエンジニアリングチームは、CATIAおよびSolidWorksのデジタルモデルを用いた作業経験が豊富で、主要なCADフォーマットであればどの形式でも、車両統合チェック用の認証済み3D筐体モデルを提供できます。
封筒とマウント
カスタムフレーム寸法、アンダーフレームまたは機器ベイの取り付けパターン、車軸荷重仕様に応じた防振マウントの選択。
電気インターフェース
供給電圧は48V DCから1,500V DCまで。MVB、CANopen、または独自のバスプロトコルに対応。車両ハーネスの仕様に合わせて、カスタムコネクタタイプとケーブル長を提供可能。
ドキュメントパッケージ
RAMS分析、FMEA、メンテナンスマニュアル、ILSデータパッケージ、スペアパーツリスト、型式試験証明書など、お客様の認証機関の提出フォーマットに合わせた包括的な資料を作成します。
長期供給契約
フリート導入契約においては、30年間のスペアパーツ供給を文書で保証します。また、部品の生産中止については24ヶ月前に通知する、陳腐化管理プログラムを実施します。
よくある質問
鉄道車両から油汚染を排除する準備はできていますか?
車両の種類、保有台数、圧力要件、および納期をお知らせください。当社の鉄道アプリケーションチームが、1営業日以内に予備的な技術提案と概算価格をご提示いたします。
Ever Power社製・鉄道・輸送用オイルフリースクリューコンプレッサー・EN 15611規格準拠・ISO 8573-1クラス0準拠・英国および欧州向け供給
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