Sådan driver diesellokomotiver:Hybridmotorer, stålhjul og avanceret trækkraft

Hybridkraft:Hvorfor diesellokomotiver bruger et totrinssystem

Moderne godstog er afhængige af en diesel-elektrisk hybrid. Den store, turboladede, totakts dieselmotor kører ved et konstant lavt omdrejningstal og driver en højspændingsgenerator. Generatoren føder trækmotorer på hver aksel og leverer strøm direkte til hjulene. Dette arrangement eliminerer behovet for en multi-speed gearkasse, hvilket gør det muligt for lokomotivet at accelerere jævnt fra stilstand til 125 mph (200 km/t) uden gearskift.

Effektivitetsfordelen ved diesel

Dieselmotorer er op til 20 % mere termisk effektive end benzinmotorer. For jernbaner svarer dette til omtrent fire gange brændstoføkonomien for lastbiler:Et CSX-lokomotiv kan trække 1 ton gods til 492 miles på en enkelt gallon diesel. Dieselelektriske lokomotiver er også omkring fem gange mere effektive end de dampmaskiner, der gik forud for dem.

Stålhjul:Nøglen til lav rullemodstand

Jernbaner bruger stålhjul på stålskinner, fordi kontaktfladen er lille - omtrent på størrelse med en krone - hvilket minimerer deformation. Stål-på-stål-kontakt reducerer rullemodstanden til et godt stykke under 1 %, hvilket gør togene til den mest energieffektive form for tung godstransport. Afvejningen er lavere trækkraft, som løses af trækkraftsystemet beskrevet nedenfor.

Traktionsstyring

Hver af lokomotivets otte trækmotorer kan producere over 60.000 lb-ft drejningsmoment. For at forhindre hjulslip under acceleration eller bremsning bruger lokomotivet et sandsprøjtesystem og en elektronisk traktionskontrolenhed. Når der registreres glidning, kastes sand ud på skinnerne, og systemet reducerer strømmen til de berørte motorer.

Lokomotivets layoutoversigt

• Hovedmotor og generator: En 12-cylindret, totakts EMD 710-motor (24000 lb) yder 3300 hk. Motoren driver en højspændingsgenerator, der forsyner traktionsmotorerne.
• Førehus: Isoleret på sin egen affjedring for at beskytte ingeniøren og besætningen mod sporvibrationer.
• Lastbiler (bogier): Hver lastbil vejer>20.000 lb og rummer aksler, trækmotorer, affjedring og bremser.
• Head-End Power (HEP): En sekundær dieselmotor (3000–4000 hk) driver en generator, der leverer 480 volt, 3-faset vekselstrøm til togets HVAC-, belysnings- og køkkensystemer.
• Brændstoftank: Holder op til 5500 gal diesel, 300 gal kølevæske og 250 gal olie i opdelte sektioner.
• Batterier: Otte 8-volts batterier (≈300 lb hver) giver 64 volt strøm til start og elektronik.

Motordetaljer

EMD 710-motoren har:

• 12 cylindre, 16:1 kompressionsforhold
• Slagvolumen:11,6L (710in³) pr. cylinder
• Borning:230 mm (9,2 tommer)
• Slag:279 mm (11.1in)
• Rødlinje:900 rpm; tomgang:200 rpm

Dens totaktscyklus leverer dobbelt så meget kraft pr. omdrejning sammenlignet med en firetaktsmotor af tilsvarende størrelse, hvilket muliggør kontinuerlig drift i årtier.

Truck (bogie) funktioner

Fremdrift: Trækmotorer driver hjulene via gearreduktion, hvilket tillader hastigheder op til 125 mph. Hver motor kan trække>700A.

Suspendering: En kombination af blad- eller skruefjedre, drejelejer og sideled dæmper sporuregelmæssigheder, reducerer slid og forbedrer kørekvaliteten.

Bremse: Luftdrevne tromlebremser giver mekanisk stopkraft, mens dynamisk bremsning gør motorerne til generatorer, der spreder kinetisk energi som varme gennem resistive masker. En håndbremse på den bagerste lastbil tjener som en sikkerhedsback.

Start og betjening af et lokomotiv

1. Ingeniør klatrer op på 8 fods stigen, aktiverer knivkontakten og aktiverer batterisystemet.
2. Efter at have aktiveret brændstoftilførselskontakten, starter startmotoren motoren.
3. Når motoren kører, sætter teknikeren gashåndtaget til notch1, hvorved de relevante kontaktorer aktiveres.
4. Luftbremser aktiveres via bremsestyringen, med dynamisk bremsning blandet automatisk.
5. Når den er klaret, slipper teknikeren håndbremsen og fortsætter ned ad toget for at starte bevægelsen.

Passagererfaring på U.S. Rail

Amtrak, den nationale jernbaneoperatør for passagerer, moderniserer sin flåde med dual-power lokomotiver, der kører på diesel eller elektrificerede linjer. De nye "Superliner"-biler på to niveauer tilbyder rummelige siddepladser, spisesteder og sovekabiner, hvilket giver et behageligt alternativ til flyrejser. Amtraks jernbane- og bilopbevaringsservice giver passagerer mulighed for at medbringe et køretøj på udvalgte ruter.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er et diesellokomotiv?

Et diesellokomotiv kombinerer en dieselmotor, der driver en elektrisk generator med trækmotorer, der drejer hjulene.

Hvor mange hestekræfter producerer et typisk lokomotiv?

Moderne lokomotiver genererer omkring 3200 hk, som generatoren omdanner til ca. 4700A strøm til traktionsmotorerne.

Hvordan adskiller et hybridlokomotiv sig fra et traditionelt lokomotiv?

Et traditionelt lokomotiv er udelukkende afhængig af mekanisk transmission. Et hybrid diesel-elektrisk lokomotiv bruger elektrisk produktion til at drive hjulene, hvilket giver højere effektivitet og jævnere kraftforsyning.

Hvorfor foretrækkes dieselmotorer på jernbane?

Dieselmotorer har højere kompressionsforhold og leverer 20 % mere termisk effektivitet end benzinmotorer, og de kan køre kontinuerligt ved lave omdrejninger i årtier.

Hvorfor bruger tog stålhjul?

Stålhjul på stålskinner reducerer rullefriktionen til under 1 %, hvilket sparer energi og forlænger levetiden sammenlignet med gummidæk.