Dieselová lokomotiva
Dieselová lokomotiva je železnice hnací vozidlo , které čerpá svou hnací energii z jednoho nebo více vestavěnými dieselových motorů .
Historie dieselových lokomotiv
.jpg)
V historickém procesu byly dieselové lokomotivy vyvinuty až po parních a elektrických lokomotivách. Velkým problémem prvních pokusů s dieselovými motory pro železniční trakci byla potřeba nastartovat motor bez zatížení a generovat přenos síly na hnací nápravy na kolejnicích až po nastartování motoru .
Po počátečních chybách a pokusech začít s třecími spojkami , jako u nákladních automobilů , a singulárních konceptech (dieselová stlačená vzduchová lokomotiva s tyčovým pohonem, jako je tepelná lokomotiva Diesel-Sulzer-Klose ) se zpočátku ukázal jako užitečný diesel-elektrický pohon řešení, ve kterém dieselový motor pohání generátor a jeho elektřina je přiváděna do trakčních motorů. Tento koncept poprvé použil Yuri Lomonossow pro velkou hlavní řadu lokomotiv v dieselové lokomotivě Ээл2 používané v Sovětském svazu v roce 1924 .
.jpg)
Tento koncept je dnes stále oblíbený po celém světě. Většina nákladních lokomotiv v Severní Americe i v Sovětském svazu je takto vybavena. Dieselelektrický typ, který v Evropě již delší dobu používá několik železničních společností, je NoHAB AA16 .
U německé spolkové železnice mohly dieselové lokomotivy v zásadě převládat pouze s hydrodynamickým přenosem síly po druhé světové válce. To je založeno na spojce Föttinger a koncepci měniče točivého momentu, jakož i na vývoji technického vývoje společností, jako je Voith . Na rozdíl od mnoha železničních společností v zahraničí upřednostňovala Deutsche Bundesbahn středně velké čtyřnápravové lokomotivy s poměrně nízkou hmotností až 80 tun. V této třídě dosáhl průlomu s řadou V 200.0 . Z důvodu elektrifikace hlavních tratí nebyla v západním Německu potřeba vysoce výkonných dieselových lokomotiv. Jednotlivé šestinápravové dieselové lokomotivy o hmotnosti až 120 tun byly stavěny pouze jako vývojový model. Tak vzniklo:
- kopie V 300 ( Krauss-Maffei ML 3000 C'C ' , 1958),
- kopie V 320 ( Henschel DH 4000 , 1962),
- dvě kopie řady 202 ( Henschel-BBC DE 2500 , 1971/3),
- tři kopie řady 240 (MaK-Krupp-ABB DE 1024, 1989).
Vývoj v Německých říšských byla podobná, ale to bylo odloženo. Po výrobě lokomotiv řady V 180 hlavní řady se lokomotivní průmysl soustředil na stavbu menších naftových a hydraulických lokomotiv pro posun a lehkou hlavní řadu . NDR dovážela velké hlavní řady lokomotiv na základě dohod o spolupráci v rámci RVHP . Ze Sovětského svazu do NDR tedy přišly šestinápravové dieselelektrické velké dieselové lokomotivy tříd 120 a 130/131/132/142 . Stroje BR 130 a jejich nástupci byly vytvořeny speciálně pro německé podmínky.
Vývoj dieselovo-hydraulických lokomotiv prováděla společnost Voith Turbo Lokomotivtechnik v Kielu do roku 2014. Jako poslední se vyráběly typy Gravita a Maxima . Současným stavem vývoje jsou dieselelektrické lokomotivy pro nákladní dopravu s více než 4400 kilowatty hnacího výkonu.
V osobní dopravě v Německu jsou dieselové lokomotivy na neelektrifikovaných tratích po několik let stále více nahrazovány dieselovými více jednotkami ; pouze přeprava těžkých rychlíků se stále převážně provádí s lokomotivami.
výhody a nevýhody
Jednou z výhod dieselových lokomotiv je, že na rozdíl od elektrických lokomotiv nevyžadují drahá trolejová vedení a na druhou stranu s nimi nemusí být zacházeno tak komplikovaně jako s parními lokomotivami v železničním depu před a po cestě . Výsledkem je, že počet dieselových lokomotiv na celém světě železničních společností je vyšší než u elektrických lokomotiv.
Mezi nevýhody dieselové lokomotivy patří její složitý pohonný mechanismus a skutečnost, že musí nést své zásoby energie ve formě motorové nafty. Další velmi významnou nevýhodou je, že na rozdíl od elektromotorů a parních motorů nemůže vznětový motor startovat z klidu pod zatížením a že dieselová lokomotiva proto vyžaduje vhodné spojovací a přenosové prvky, které umožňují motoru nastartovat a rozběhnout se bez zatížení před Lokomotiva je vystavena tažnému úsilí. Protože třecí spojky nejsou k dispozici v převládajících výkonnostních třídách, zavedl se přenos elektrické nebo hydraulické síly. Obojí je vždy spojeno se ztrátami. Dieselové lokomotivy mají také nevýhody, pokud jde o zrychlení (zejména ve srovnání s elektrickými vícenásobnými jednotkami) a maximální rychlost, jakož i poměr hmotnosti a hnacího výkonu, což je zvláště důležité na strmých úsecích . S ohledem na rostoucí ceny ropy a tím i motorové nafty, jakož i účinky výfukových plynů z nafty a oxidu uhličitého vznikajícího při spalování fosilních paliv byl v posledních letech v Německu pozorován pokles používání dieselových lokomotiv.
Železniční tratě a železniční provoz jsou stále více elektrifikovány . Dieselové lokomotivy se používají převážně tam, kde nelze elektrická kontaktní vedení vybudovat nebo provozovat ekonomicky, například při přejezdu pouště, nesjízdného terénu, vedlejších tratích nebo při posunovacích operacích.
konstrukce
.jpg)
Dieselová lokomotiva se skládá z podlahového rámu, v některých případech s karoserií vozidla , stejně jako ze vznětového motoru (s chladicími a pomocnými jednotkami) a pohonu se zařízením pro přenos síly. Kromě toho existují pomocné služby, jako je výroba stlačeného vzduchu, systémy pro vlaková a brzdová zařízení (případně s dynamickými brzdami) a také různé řídicí a bezpečnostní technologie. Dnešní lokomotivy mají většinou jen jeden naftový motor, ale v minulosti existovaly i vícemotorové lokomotivy (například řada V 200 ). Převážná většina dieselových lokomotiv vyrobených od konce druhé světové války jsou podvozkové lokomotivy . Jednorámová konstrukce byla použita zejména pro malé a posunovací lokomotivy , některé s tyčovými pohony . Díky plynulejšímu chodu, snadné údržbě a chodu, který je šetrnější k horní konstrukci, se konstrukce podvozku s kardanovými hřídeli konečně uchytila i u dieselově-hydraulických pohonů.
Pokud jde o tvar nástaveb, jsou společné dva různé návrhy, přičemž koncové kabiny řidiče a uzavřený box zasahují po celé šířce vozidla, který může být také samonosný nebo samonosný nebo s úzkými představci přístupnými z strana.
Úzké stonky nelze použít jako nosný prvek, proto tento způsob konstrukce vyžaduje pevný podlahový rám. Kabiny řidiče jsou buď na koncích vozidla, pouze na jednom konci, nebo uprostřed vozidla, v tomto případě v kombinaci s úzkými předními konci, někdy také zvýšeny, aby se zlepšila viditelnost. Prostřední kabiny strojvedoucích jsou běžné , zvláště u posunovacích lokomotiv , kvůli stejně dobré viditelnosti v obou směrech a z toho plynoucí změně směru, aniž by řidič musel měnit kabinu řidiče . V evropském prostoru, kde většinu vlaků táhne pouze jedna lokomotiva, převládaly pro traťový provoz dieselové lokomotivy se dvěma koncovými kabinami strojvedoucích. V severoamerické síti, kde je v důsledku masy vlaků běžná vícenásobná trakce, zejména v nákladní dopravě , provozovatelé železnic upřednostňovali nákup lokomotiv pouze s jednou koncovou kabinou strojvedoucího. V důsledku exportu severoamerických výrobců se lokomotivy s koncovou kabinou a úzkým, dlouhým předním koncem dostaly v menší míře na jiné kontinenty. V širokorozchodné síti Sovětského svazu a jeho nástupnických států se používají zejména z klimatických důvodů dieselové lokomotivy, včetně vícedílných, s karoseriemi zasahujícími po celé šířce vozidla.
Naftové lokomotivy třídy 245 typu Bombardier Traxx jsou opět vícemotorové. Pohání je čtyři průmyslové vznětové motory, každý o výkonu 563 kW. V závislosti na požadované tažné síle lze potom motory zapínat a vypínat. Postupně mají nahradit lokomotivy třídy 218 .
Spalovací motor je obvykle vznětový agregát, ale existovaly nebo existují také následující varianty:
- Lokomotivy s plynovou turbínou poháněné plynovými turbínami (také jako dieselové lokomotivy s pomocnými plynovými turbínami),
- Parní dieselové lokomotivy (typ destilačních zařízení).
V časných 1930 se Deutsche Reichsbahn testoval diesel-pneumatické lokomotivu ( V 120 001 ), ve které byla lokomotiva motor parní napájena stlačeným vzduchem ze vznětového kompresoru. Tento typ stavby se neuchytil.
Přenos síly
Přenos energie nebo výkonu převodovka má tyto úkoly dieselové lokomotivy:
- Převod točivého momentu a otáček motoru tak, aby byl v celém rozsahu otáček k dispozici dostatečný tažný výkon ,
- startování vznětového motoru bez zatížení,
- Obrácení směru otáčení pro změnu směru jízdy.
Přenos výkonu může navíc umožnit i funkci dynamické brzdy (hydro- nebo elektrodynamická brzda).
Dnešní dieselové lokomotivy jsou konstruovány s hydraulickým nebo elektrickým přenosem energie, přičemž oba umožňují bezproblémové cestování a nepřetržitý rozvoj tažné síly ve všech výkonnostních třídách.
Hydraulický přenos síly
Hydraulický přenos síly nebo dieselehydraulický pohon se vyznačuje kompaktnější konstrukcí, a proto byl v Německu původně upřednostňován pro lokomotivy vyráběné od roku 1950. Nevýhodou jsou relativně vysoké náklady na mechanickou údržbu. Obvykle se používají převodovky se třemi převodníky průtoku nebo dvěma měniči a kapalinovou spojkou. Existují také řešení pouze se dvěma převaděči; u těchto je však šíření tak velké, že chování při akceleraci nechává něco být žádoucí. Účinnost převodovky navíc na konci charakteristické křivky prudce klesá. Pro menší výkony se používají i hydrostatické pohony.
Přenos elektrické energie
U dieselelektrického přenosu energie jsou velké části pohonu stejné jako u elektrické lokomotivy, pouze je elektrická energie generována přímo na palubě a není dodávána externě: soubor generátorů, řídicích a trakčních motorů pak nahrazuje spojky, převody a převodníky. Podobnost ve struktuře umožňuje konstrukci dieselových a elektrických lokomotiv s mnoha identickými díly až po karoserii vozu. Poté, co byla tato možnost v šedesátých letech poprvé použita ve Francii, ostatní výrobci je po zavedení třífázového pohonu napájeného převodníkem nabízeli. Jedním z příkladů jsou stroje z rodiny Bombardier TRAXX .
Mezi hlavní výhody přenosu elektrické a naftové energie ve srovnání s hydraulickým přenosem síly patří robustnější konstrukce (nižší náklady na údržbu), lepší využití výkonu, zejména při rozběhu, a nižší jízdní odpor. Hlavní nevýhody jsou větší hmotnost a objem.
Přenos elektrické energie je k dispozici v následujících provedeních:
- DC generátory s DC trakčními motory
- Třífázové generátory s diodovou rektifikací a stejnosměrnými trakčními motory
- Třífázové generátory s třífázovými hnacími motory .
Pohon je řízen regulací budiče a v případě potřeby dalšími ovládacími prvky před trakčními motory.
Dvoumotorové lokomotivy mohou získávat energii pohonu z generátoru i z kontaktního vedení (např. Některé lokomotivy řady US-American Genesis).
Mechanický přenos síly
Mechanický přenos výkonu je kvůli synchronizaci opotřebení náročné při startu a tažné síly při řazení převodových stupňů jen při nízkém výkonu motoru až 400 kilowattů, tedy jen malé lokomotivy a železniční vozy použitelné.
Pomocné podniky
Kromě zajištění a přenosu energie pro trakci vyžadují dieselové lokomotivy obecně také agregáty a převodová zařízení pro následující pomocné činnosti:
- Stlačený vzduch pro brzdové systémy a pro nastartování vznětového motoru,
- Elektrická energie ve vhodném druhu proudu pro světelné a světelné signály lokomotivy a vlaku,
- Pára nebo elektrická energie ve vhodném druhu proudu pro ohřev vlaku.
Pro elektrické vlakové topení a osvětlení byly naftově-hydraulické lokomotivy vybaveny dalšími naftovými motory , často nazývanými topné diesely , které poháněly pouze generátor . V dieselelektrických lokomotivách lze elektrickou energii pro osvětlení i topení odebírat z příslušně vybavených hlavních generátorů, v závislosti na konstrukci. Stabilní frekvenci potřebnou pro centrální napájení osobních vozů a jako ochranu proti rušení od kolejových obvodů však bylo možné uspokojivě vyřešit pouze s praktičností měničů .
Spotřeba a dojezd
Spotřeba motorové nafty je ovlivněna zatížením vlaku, rychlostí jízdy, druhem zatížení auta, profilem trasy a také vnitřními ztrátami nebo stavem strojního zařízení.
Dojezd kromě hodnot spotřeby závisí také na kapacitě nádrže, přičemž u hlavních lokomotiv je velikost nádrže od 2 000 do 7 000 litrů (v Severní Americe dokonce až téměř 19 000 litrů).
U mnoha dieselových lokomotiv je na mnoha místech udávána hodnota spotřeby 3 l / km (litry na kilometr). Konkrétněji je specifikována spotřeba 6 až 20 gramů paliva na tunu nákladu a kilometr vzdálenosti.
Příklady:
- U dieselové lokomotivy typu Vossloh Euro 4000 (trvalý výkon 3178 kW) je uvedeno toto: Dojezd s objemem nádrže 7000 litrů se pohybuje kolem 2000 kilometrů.
- U lokomotiv třídy 218 (trvalý výkon 1839 kW) je uvedeno toto: Nádrže na naftový pohon pojmou dohromady přes 3000 litrů paliva, což znamená, že lze v průměru ujet 1 000 kilometrů.
literatura
- Johannes Feihl: Dieselová lokomotiva: konstrukce - technologie - design. transpress, Stuttgart 2009, ISBN 978-3-613-71370-3 .
- Stefan Alkofer: Takto funguje dieselová lokomotiva. transpress, Stuttgart 2005, ISBN 3-613-71254-7 .
- Markus Hehl: Německé dieselové lokomotivy. Eisenbahnkurier Special 72, EK Verlag, Freiburg, ISSN 0170-5288
- Günther Klebes: Elektrická a naftová trakční vozidla na výstavě železniční technologie v Seddinu u příležitosti konference o železniční technologii v Berlíně od 21. září do 5. října 1924. Monografie a komunikace, svazek 20 (dvojčíslo). Vydala Německá společnost pro železniční historii e. V., Karlsruhe 1978, ISBN 3-921700-18-3
- Jurij V. Lomonosov Dieselová elektrická lokomotiva. Přeloženo z d. Saze. Erich Mrongovius, Berlín: VDI-Verlag 1924
-
Naftové lokomotivy Jurij V. Lomonosova . Od d. Ruská paní transl. od E. Mrongoviuse, skrz. od F. Meineke, Berlín: VDI-Verlag 1929
Dotisky: Düsseldorf: VDI-Verlag, 1985 ISBN 3-18-400676-X a Braunschweig: Archiv-Verl., [2001]
webové odkazy
Individuální důkazy
- ↑ Viz: Problémy čínských lokomotiv ve Fern-Express
- ^ Přednáška na univerzitě v Hannoveru; Stavba kolejových vozidel; Ilustrace naftových hydraulických systémů na stranách 24 a 25 „Pohonný systém pohonného vozu Talgo“
- ↑ nah sh Místní doprava „Rostoucí ceny nafty, rostoucí tarify, opatření?“ ( Memento z 11. dubna 2014 v internetovém archivu ) přístup 11. dubna 2014
- ↑ Deutsches Kupfer Institut „Jak efektivní je skutečně železniční doprava?“ Přístup 11. dubna 2014
- ↑ DIE ZEIT online červen 1998, „Naštěstí vynucený“ přístup 11. dubna 2014
- ↑ Eisenbahnmedia „The Class 218“ , přístup 11. dubna 2014
- ↑ Vossloh Euro 4000 přístup 11. dubna 2014
- ↑ Eisenbahnmedia „The Class 218“ , přístup 11. dubna 2014