Locomotiva diesel
Uma locomotiva a diesel é um veículo de tração ferroviária que extrai sua energia de acionamento de um ou mais motores a diesel embutidos .
História das Locomotivas Diesel
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No processo histórico, as locomotivas a diesel só foram desenvolvidas após as locomotivas a vapor e elétricas. O grande problema das primeiras tentativas com motores a diesel para tração ferroviária foi a necessidade de ligar o motor sem carga e gerar uma transmissão de força para os eixos motores sobre os trilhos somente após a partida do motor .
Após erros iniciais e tentativas de partida com embreagens de fricção , como é o caso dos caminhões , e conceitos singulares (locomotiva a ar comprimido a diesel com acionamento por haste, como a locomotiva térmica Diesel-Sulzer-Klose ), o acionamento diesel-elétrico resultou inicialmente para ser uma solução útil, em que o motor Diesel aciona um gerador e sua eletricidade é alimentada para os motores de tração. Este conceito foi usado pela primeira vez por Yuri Lomonossow para uma grande locomotiva da linha principal na locomotiva a diesel Ээл2 usada na União Soviética em 1924 .
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Este conceito ainda é popular em todo o mundo hoje. A maioria dos veículos de transporte de carga na América do Norte e na União Soviética são equipados com esse equipamento. Um tipo diesel-elétrico que vem sendo utilizado por várias empresas ferroviárias há muito tempo na Europa é o NoHAB AA16 .
Com o Deutsche Bundesbahn , as locomotivas a diesel basicamente só poderiam prevalecer com a transmissão de energia hidrodinâmica após a Segunda Guerra Mundial. Isso se baseia na embreagem Föttinger e no conceito do conversor de torque , bem como nos desenvolvimentos da engenharia de produção de empresas como a Voith . Em contraste com muitas empresas ferroviárias no exterior, o Deutsche Bundesbahn preferia locomotivas de quatro eixos de tamanho médio com uma massa comparativamente baixa de até 80 toneladas. Nesta classe, alcançou o avanço com a série V 200.0 . Por causa da eletrificação das linhas principais, não houve necessidade de locomotivas a diesel de alto desempenho na Alemanha Ocidental. Locomotivas individuais a diesel de seis eixos com uma massa de até 120 toneladas foram construídas apenas como um modelo de desenvolvimento. Então aconteceu:
- uma cópia do V 300 ( Krauss-Maffei ML 3000 C'C ' , 1958),
- uma cópia do V 320 ( Henschel DH 4000 , 1962),
- duas cópias da série 202 ( Henschel-BBC DE 2500 , 1971/3),
- três cópias da série 240 (MaK-Krupp-ABB DE 1024, 1989).
O desenvolvimento da Deutsche Reichsbahn foi semelhante, mas foi adiada. Após a produção das locomotivas de linha principal da série V 180 , a indústria de locomotivas se concentrou na construção de locomotivas diesel-hidráulicas menores para manobras e serviço de linha principal leve. A RDA importou grandes locomotivas de linha principal com base em acordos de cooperação no âmbito do Comecon . Assim, grandes locomotivas diesel-elétricas de seis eixos das classes 120 e 130/131/132/142 vieram da União Soviética para a RDA. As máquinas BR 130 e seus sucessores foram criados especialmente para as condições alemãs.
O desenvolvimento de locomotivas diesel-hidráulicas foi realizado pela Voith Turbo Lokomotivtechnik em Kiel até 2014. Por último foram produzidos os tipos Gravita e Maxima . O estado atual de desenvolvimento são locomotivas diesel-elétricas para o tráfego de carga com mais de 4400 quilowatts de potência.
No transporte de passageiros na Alemanha , as locomotivas a diesel em linhas não eletrificadas têm sido cada vez mais substituídas por unidades múltiplas a diesel há vários anos , apenas o transporte de trens expressos pesados ainda é feito predominantemente com locomotivas.
vantagens e desvantagens
Uma das vantagens das locomotivas a diesel é que, ao contrário das locomotivas elétricas, elas não requerem linhas de contato caras e, por outro lado, não precisam ser tratadas tão elaboradamente quanto as locomotivas a vapor no depósito antes e depois da viagem . Como resultado, o número de locomotivas a diesel em todo o mundo por empresas ferroviárias é superior ao de locomotivas elétricas.
As desvantagens de uma locomotiva a diesel incluem seu complexo mecanismo de propulsão e o fato de que ela precisa transportar seu suprimento de energia na forma de óleo diesel. Outra desvantagem muito significativa é que, ao contrário dos motores elétricos e motores a vapor , um motor a diesel não pode partir de uma paralisação sob carga e que uma locomotiva a diesel, portanto, requer acoplamento adequado e elementos de transmissão de força que permitem que o motor dê partida e funcione sem carga antes do A locomotiva está sujeita a esforço de tração. Como as embreagens de fricção não estão disponíveis nas classes de desempenho predominantes, a transmissão de energia elétrica ou hidráulica foi estabelecida. Ambos estão sempre associados a perdas. As locomotivas a diesel também apresentam desvantagens em termos de aceleração (especialmente em comparação com unidades múltiplas elétricas) e velocidade máxima, bem como na relação entre massa e potência de tração, o que é particularmente relevante em seções íngremes . Em vista do aumento do petróleo bruto e, portanto, dos preços do diesel, bem como dos efeitos dos gases de escape do diesel e do dióxido de carbono produzido pela queima de combustíveis fósseis, uma diminuição no uso de locomotivas a diesel na Alemanha tem sido observada nos últimos anos.
As linhas e as operações ferroviárias estão cada vez mais sendo eletrificadas . As locomotivas a diesel são usadas predominantemente onde as linhas de contato elétricas não podem ser construídas ou operadas economicamente, por exemplo, ao cruzar desertos, terrenos intransitáveis, em ramais ou em operações de manobra .
construção
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Uma locomotiva a diesel consiste na estrutura do piso, em alguns casos com a carroceria do veículo , bem como o motor a diesel (com unidades de resfriamento e auxiliares) e o acionamento com o equipamento de transmissão de força. Além disso, existem serviços auxiliares, como geração de ar comprimido, sistemas de aquecimento de trens e equipamentos de frenagem (possivelmente com freios dinâmicos), bem como várias tecnologias de controle e segurança. As locomotivas de hoje geralmente têm apenas um motor a diesel, mas no passado também havia locomotivas multimotoras (como a série V 200 ). A grande maioria das locomotivas a diesel construídas desde o final da Segunda Guerra Mundial são locomotivas de bogie . A construção de estrutura única foi usada em particular para locomotivas pequenas e de manobra , algumas com transmissão por haste . Por causa do funcionamento mais suave, facilidade de manutenção e funcionamento mais suave para a estrutura superior, o design do bogie com eixos cardan também finalmente se encaixou nos acionamentos diesel-hidráulicos.
Em termos de formato das superestruturas, dois designs diferentes são comuns, com cabines de motorista finais e uma caixa fechada que se estende por toda a largura do veículo, que também pode ser autoportante ou autoportante ou com hastes estreitas acessíveis a partir de o lado.
As hastes estreitas não podem ser usadas como elemento de suporte de carga, portanto, este método de construção requer uma estrutura de piso sólido. As cabines do motorista ficam nas extremidades do veículo, em apenas uma extremidade ou no meio do veículo, neste caso combinadas com extremidades dianteiras estreitas, às vezes também elevadas para melhorar a visibilidade. As cabines centrais são comuns , especialmente com locomotivas de manobra , por causa da visibilidade igualmente boa em ambas as direções e a mudança de direção resultante sem que o motorista tenha que mudar a cabine do motorista . Na área europeia, onde a maioria dos trens é rebocada por apenas uma locomotiva, locomotivas a diesel com duas cabines de motorista finais prevaleceram para a operação de linha. Na malha norte-americana, onde a tração múltipla é comum devido às massas dos trens, principalmente no tráfego de carga , os operadores ferroviários preferiram adquirir locomotivas com apenas uma cabine final. Como resultado das exportações dos fabricantes norte-americanos, as locomotivas com cabine terminal e frente estreita e longa chegaram a outros continentes em menor escala. Na rede de bitola larga da União Soviética e seus estados sucessores, são utilizadas locomotivas a diesel, incluindo as de várias partes, com carrocerias que se estendem por toda a largura do veículo, especialmente por razões climáticas.
As locomotivas diesel classe 245 do tipo Bombardier Traxx são novamente multimotores. São acionados por quatro motores diesel industriais com 563 kW cada. Dependendo da força de tração necessária, os motores podem ser ligados e desligados. Elas substituirão gradativamente as locomotivas da classe 218 .
O motor de combustão é geralmente uma unidade a diesel, mas havia ou também as seguintes variantes:
- Locomotivas de turbina a gás movidas por turbinas a gás (também como locomotivas a diesel com turbinas a gás de reforço),
- Locomotivas a vapor a diesel (tipo destiladores).
No início dos anos 1930, o Deutsche Reichsbahn testou a locomotiva diesel-pneumática ( V 120 001 ), na qual uma locomotiva a vapor era alimentada com ar comprimido de um compressor a diesel. Esse tipo de construção não pegou.
Transmissão de energia
A transmissão de força ou transmissão de força tem as seguintes tarefas em uma locomotiva a diesel:
- Conversão de torque e velocidade do motor de forma que haja força de tração suficiente disponível em toda a faixa de velocidade ,
- partida sem carga do motor diesel,
- Reversão do sentido de rotação para alterar o sentido de deslocamento.
Além disso, a transmissão de força também pode habilitar a função de um freio dinâmico (freio hidro ou eletrodinâmico).
As locomotivas a diesel de hoje são construídas com transmissão de força hidráulica ou elétrica , ambas permitindo viagens sem problemas e desenvolvimento ininterrupto de força de tração em todas as classes de desempenho.
Transmissão de força hidráulica
A transmissão de força hidráulica ou acionamento diesel-hidráulico é caracterizada por um design mais compacto, razão pela qual foi inicialmente preferida na Alemanha para locomotivas construídas a partir de 1950. A desvantagem são os custos de manutenção mecânica relativamente altos. Normalmente são utilizadas caixas de engrenagens com três conversores de fluxo ou dois conversores e um acoplamento de fluido. Também existem soluções com apenas dois conversores; com estes, no entanto, a propagação é tão grande que o comportamento de aceleração deixa a desejar. Além disso, a eficiência da caixa de câmbio cai drasticamente no final da curva característica. Para saídas menores, drives hidrostáticos também são usados.
Transmissão de energia elétrica
Com a transmissão de energia diesel-elétrica, grandes partes do acionamento são as mesmas de uma locomotiva elétrica, apenas a energia elétrica é gerada diretamente a bordo e não fornecida externamente: o conjunto de geradores, motores de controle e tração substituem então embreagens, caixas de engrenagens e conversores. A semelhança na estrutura permite a construção de locomotivas diesel e elétricas com muitas partes idênticas até a carroceria. Depois que essa opção foi usada pela primeira vez na França na década de 1960, outros fabricantes as ofereceram após a introdução do acionamento trifásico alimentado por conversor. Um exemplo disso são as máquinas da família Bombardier TRAXX .
As principais vantagens da transmissão de potência diesel-elétrica em relação à transmissão de potência hidráulica são o design mais robusto (menores custos de manutenção), melhor aproveitamento da potência, principalmente na partida, e menor resistência ao giro. As principais desvantagens são a maior massa e volume.
A transmissão de energia elétrica está disponível nos seguintes projetos:
- Geradores DC com motores de tração DC
- Geradores trifásicos com retificação de diodo e motores de tração DC
- Geradores trifásicos com motores de acionamento trifásicos .
O acionamento é controlado pela regulagem da excitatriz e, se necessário, por elementos de controle adicionais na frente dos motores de tração.
Locomotivas de duas potências podem obter sua energia de acionamento do gerador, bem como de uma linha de contato (por exemplo, algumas locomotivas da série US-American Genesis).
Transmissão de força mecânica
Uma transmissão de força mecânica é devida à sincronização intensiva de desgaste na partida e à força de tração durante as mudanças de marcha apenas com baixa potência do motor até cerca de 400 quilowatts, portanto, apenas pequenas locomotivas e vagões são aplicáveis.
Negócios auxiliares
Além do fornecimento e transmissão da energia para tração , as locomotivas a diesel geralmente também requerem agregados e dispositivos de transmissão para as seguintes operações auxiliares:
- Ar comprimido para os sistemas de frenagem e para dar partida no motor diesel,
- Energia elétrica em um tipo de corrente adequado para a iluminação e sinais luminosos da locomotiva e do trem,
- Vapor ou energia elétrica em um tipo de corrente adequado para aquecimento de trens.
Para aquecimento e iluminação de trens elétricos, locomotivas diesel-hidráulicas foram equipadas com motores diesel adicionais, geralmente chamados de diesel de aquecimento , que alimentavam apenas um gerador . Nas locomotivas diesel-elétricas, a energia elétrica para iluminação e aquecimento pode ser obtida dos geradores principais devidamente equipados, dependendo do projeto. No entanto , a frequência estável necessária para o fornecimento de energia central de ônibus de passageiros e como proteção contra interferências de circuitos de via só pôde ser resolvida de forma satisfatória com a praticidade dos conversores .
Consumo e alcance
O consumo de óleo diesel é influenciado pela carga do trem, pela velocidade de condução, pelo tipo de carga do vagão, pelo perfil da rota e também pelas perdas internas ou pelo estado das máquinas.
Além dos valores de consumo, a faixa também está sujeita à capacidade do tanque, com tamanhos de tanques de 2.000 a 7.000 litros para locomotivas de linha principal (na América do Norte até quase 19.000 litros).
Em muitos lugares, um valor de consumo de 3 l / km (litros por quilômetro) é dado para locomotivas a diesel modernas. Mais especificamente, é especificado um consumo de 6 a 20 gramas de combustível por tonelada de carga e quilômetro de distância.
Exemplos:
- Para a locomotiva a diesel do tipo Vossloh Euro 4000 (potência contínua 3178 kW), o seguinte é estabelecido: O alcance com um tanque de 7000 litros é de cerca de 2.000 quilômetros.
- Para as locomotivas da classe 218 (potência contínua de 1839 kW), afirma-se o seguinte: Os tanques de diesel podem conter coletivamente mais de 3.000 litros de combustível, o que significa que uma média de 1.000 quilômetros pode ser percorrida.
literatura
- Johannes Feihl: A locomotiva diesel: construção - tecnologia - design. transpress, Stuttgart 2009, ISBN 978-3-613-71370-3 .
- Stefan Alkofer: É assim que funciona a locomotiva a diesel. transpress, Stuttgart 2005, ISBN 3-613-71254-7 .
- Markus Hehl: Locomotivas a diesel alemãs. Eisenbahnkurier Special 72, EK Verlag, Freiburg, ISSN 0170-5288
- Günther Klebes: Os veículos elétricos e a diesel de tração na exposição de tecnologia ferroviária em Seddin por ocasião da conferência de tecnologia ferroviária em Berlim de 21 de setembro a 5 de outubro de 1924. Monografias e comunicações, volume 20 (edição dupla). Publicado pela Sociedade Alemã de História Ferroviária e. V., Karlsruhe 1978, ISBN 3-921700-18-3
- Jurij V. Lomonosov A locomotiva diesel-elétrica. Traduzido de d. Fuligem. por Erich Mrongovius, Berlin: VDI-Verlag 1924
-
Locomotivas a diesel Jurij V. Lomonosov . De d. Russo Sra. Trad. por E. Mrongovius, por meio de. por F. Meineke, Berlin: VDI-Verlag 1929
Reimpressões: Düsseldorf: VDI-Verlag, 1985 ISBN 3-18-400676-X e Braunschweig: Archiv-Verl., [2001]
Links da web
Evidência individual
- ↑ Veja: Problemas das locomotivas chinesas em Fern-Express
- ^ Documento de aula na Universidade de Hanover; Construção de veículos ferroviários; Ilustrações de sistemas diesel-hidráulicos nas páginas 24 e 25 "Sistema de tração do carro motorizado Talgo"
- ↑ nah sh Transporte local "Aumento dos preços do diesel, aumento das tarifas, medidas?" ( Memento de 11 de abril de 2014 no Arquivo da Internet ) acessado em 11 de abril de 2014
- ↑ Deutsches Kupfer Institut “Quão eficiente é realmente o tráfego ferroviário?” Acessado em 11 de abril de 2014
- ↑ DIE ZEIT online junho de 1998, “Felizmente forçado” acessado em 11 de abril de 2014
- ↑ Eisenbahnmedia “The Class 218” , acessado em 11 de abril de 2014
- ↑ Vossloh Euro 4000 acessado em 11 de abril de 2014
- ↑ Eisenbahnmedia “The Class 218” , acessado em 11 de abril de 2014