Loading AI tools
Från Wikipedia, den fria encyklopedin
Diesellok är lokomotiv som drivs av en eller flera dieselmotorer. Antingen direkt via hydraulmotorer, hydrauliska momentomvandlare eller indirekt via en generator och elmotorer till drivhjulen.
Mindre diesellok med motoreffekt mindre än 300 hästkrafter (cirka 220 kW) kallas ofta lokomotor. De används normalt endast i kapillärnätet och krävde tidigare inte full lokförarutbildning.
Som diesellok räknas inte:
Från början användes enbart ånglok. Men i början av 1900-talet kom ellok. I vissa länder, såsom Sverige och Schweiz, satsade man tidigt på elektrifiering av banorna och där var intresset för dieseldrift lågt. I andra länder ansåg man elektrifieringen för dyr. Samtidigt blev ångloken alltmer dyra att tillverka, underhålla och köra. I New York förbjöds dessutom ånglok 1923, för att minska luftföroreningarna. Det ledde till att de som tillverkade ellok även sökte att ombord generera strömmen till traktionsmotorerna. På motsvarande sätt började tillverkarna av ånglok söka nya drivkällor. I båda fallen blev en dieselmotor huvudalternativet som kraftkälla.[1] Diesellok är således yngre än både ånglok och ellok.
(Allmän illustration: Se video på Youtube med ett dieselelektriskt lok T44 med bilkarosser från Olofström till Göteborg:[2])
Rent tekniskt, var svårigheten som mötte dieselloken, att praktiskt lyckas föra över rotationskraften från dieseln till dragkraft hos hjulen.[3] Dels måste man övervinna initialmotståndet när ett tåg ska sättas i rullning och dels måste varvtalet växlas ned mycket. Försök med mekanisk koppling visade att en sådan var en olämplig lösning, med tanke på det stora igångsättningsmotståndet. I Tyskland prövade man även en dieselpneumatisk lösning som visade sig inte vara effektiv. Istället uppkom olika andra lösningar:
Kraften från dieselmotorn överförs via en hydraulisk momentomvandlare, eventuell växellåda och reduktionsväxel direkt till en eller flera drivaxlar.
En hydraulisk momentomvandlare består av två skovelhjul (pump och turbin) samt en stator med ledskenor i ett hus fyllt med olja. Vid rotationen slungar pumphjulet oljan mot statorn, som ändrar oljans strömriktning, och sedan mot turbinhjulet som då roterar med. Medrotationen kan släpa mycket vid hög belastning, men statorn gör att vridmomentet samtidigt ökar. Momentomvandlaren har således egenskapen att fungera som en mjuk reduktionsväxel med ett relativt högt startmoment.
På mindre växellok hade man även en mekanisk växellåda efter momentomvandlaren. Lösningen liknar drivlinan på en lastbil. Men det fungerar inte bra på större lok för tunga godståg.
För att slippa den känsliga växellådan så byggde 1953 Voith i Tyskland ett system med flera parallellkopplade momentomvandlare, dimensionerade för olika nedväxlingsförhållanden (diametrar och stigningar på hjulen). Genom att fylla endast en av momentomvandlarna i taget med olja, så kunde man skapa olika hastighetsområden och fortfarande slippa en dyr växellåda.
Dessa hydrauliska lok har något högre verkningsgrad än dieselelektriska lok (se nedan). Finska järnvägarna till exempel byggde flera sådana lok på licens från Tyskland. Flera av de tyska loken var fortfarande 2009 i full drift. Voithloken hade fördelen av att vara lättare, billigare och gav bättre adhesion eftersom alla lokaxlarna var hopkopplade till skillnad mot eldrivna axlar där en kunde börja slira. I moderna dieselelektriska lok med datorstyrning är detta inte längre en nackdel.
Ytterligare ett alternativ var att koppla in en hydraulisk koppling, det vill säga en koppling utan stator mellan pump och turbin. De ger ingen momentomvandling utan endast en momentöverföring med viss energiförlust. Det gav en slags "överväxel" till loket.
Till en dieselmotor kopplas en hydraulpump. Det genererade oljeflödet driver då hydraulmotorer placerade direkt på drivaxlarna. Hydraulmotorerna har fördelen att vara enkelt reglerade och ge stort moment som inte kräver någon reduktionsväxel. Varvtalet blir dock begränsat.
Används ej på lokomotiv utan mest på rälsgående arbetsfordon såsom spårläggningsmaskiner, grävmaskiner och traktorer som ändå har hydraulsystem ombord.
Till en dieselmotor direktkopplades i början en likströmsgenerator. Strömmen från generatorn drev sedan likströmsmotorer monterade på drivaxlarna via en reduktionsväxel (traktionsmotorer). När halvledare för starkström senare kom kring 1970, så gick man över till en trefas växelströmsgenerator som via likriktare matade likströms traktionsmotorer. Kring år 2000 infördes växelriktare som kunde skapa en växelström med variabel frekvens som matade asynkronmotorer. I framtiden planeras för permanentmagnetiserade synkronmotorer som ger något högre verkningsgrad. Denna utveckling blev en följd av utvecklingen för traktionsmotorer och ellok, som hela tiden lett den tekniska utvecklingen (RC-lok med likriktare och X2000 med växelriktare). Schemat nedan visar hur ett modernt dieselelektriskt lok är uppbyggt.
Hastighetsregleringen
Problemet med de första dieselloken med likström var att reglera dieseln, generatorn och likströmsmotorn vid olika effektuttag och hastigheter. När loket skulle starta, så uppträdde likstömsmotorerna som nästa kortslutna, och strömmen steg kraftigt. Detta gjorde att generatorn bromsades av den höga strömmen. Generatorns bromsning bromsade i sin tur dieseln som gick ned i varv, fick för lite luft och spydde ut sotiga avgaser. Loket blev kraftlöst när kraften behövdes som bäst. Dessutom kunde de tre komponenterna överbelastas.
Hermann Lemp hos General Electric patenterade dock 1914 en ny lösning som blev banbrytande.[4] Hans idé byggde på att föraren hade endast en spak för pådraget för att reglera energiuttaget från dieseln oberoende av tågets hastighet. Reglaget hade 9 lägen (ett var neutral) där varje läge från 2 till 9 stegvis ökade bränsletillförseln och därmed dieselns varvtal. Knepet var att samma reglage även påverkade ett variabelt motstånd i magnetiseringskretsen hos generatorn (en mindre extragenerator skapade magnetiseringsströmmen). När magnetiseringen ökades, så gav generatorn mer ström och därmed större motstånd för dieseln. Men generatorns ström berodde även på traktionsmotorernas hastighet. Vid låg lokhastighet var det bara lindningarnas resistans som gav spänningsfallet. Det resulterade i att strömmen blev mycket hög (>1000 A). När tåget gick fortare, så genererade motorerna en elektromotorisk motspänning, vilket gjorde att spänningen steg och strömmen sjönk.
Lemps tanke var att optimera generatorns magnetisering på ett sådant sätt att för vart och ett av de 9 lägena, dels få dieseln att inte bli överbelastad (dess teoretiska varvtal jämfördes dess verkliga) och dels att få effekten (spänning x ström) konstant (oberoende av hastigheten).
I neutralläget gick dieseln på tomgång, generatorns magnetisering var urkopplad och även strömmen till traktionsmotorerna var urkopplad. När föraren lade in läge 1, så gavs generatorn en viss låg magnetisering och traktionsmotorerna kopplades in. Om loket var ensamt och banan horisontell, så accelererade loket långsamt, trots att dieseln gick på tomgång. Om föraren däremot ökade ända upp till läge 9 så gick dieseln upp i fullt varv. Generatorn gavs först en måttlig magnetisering så att inte strömmen blev för hög. När farten sedan ökade, så ökades även magnetiseringen, så att effektuttaget hela tiden var konstant på max. Strömmen minskade och spänningen ökade (~600V).
Resultatet var att reglaget egentligen styrde effektuttaget snarare än hastigheten och att dieseln hela tiden arbetade med optimal belastning. 1917 fanns en prototyp klar och på 20-talet gjordes flera lok för växlingsarbete.[5] Först 1939 började riktiga diesellok för passagerartåg och godståg användas i USA som varit föregångare.[6]
När hastigheterna sedermera ökade, så lät man de två eller tre traktionsmotorerna i varje boggi först vara seriekopplade men vid högre hastighet vara parallellkopplade. Dessutom kunde poltalet i generatorn ändras för att få ännu flera "växlar".
I och med elektronisk bränsleinsprutning, trefasgenerering, tyristorstyrning och växelriktare så datoriserades hela styrningen och både verkningsgrad och tillförlitlighet ökade.
Dieselmotorn
Amerikanska General Electric är den största leverantören av dieselelektriska lok i världen i dag med EMD (Electro Motive Diesel) på andra plats. EMD har dessutom många licenstillverkere, till exempel Nohab, som var stora i Sverige. EMD:s lok hade länge tvåtaktsdieslar i V-konfiguration såsom V12, V16 och V20. Dessa hade nästan lika hög verkningsgrad som 4-taktare, men gav större emissioner. Från omkring 1990 började 4-taktsdieslar, som var miljövänligare, produceras. Stora diesellok år 2000 har upp till 6000 hk och är turboladdade. Se video på Youtube med ett tungt godståg i Portland, Oregon:[7]
| 1 — Dieselmotor | 2 — Kylare | 3 — Styrutrustning | 4 — Likriktare |
| 5 — Traktionsmotor | 6 — Huvudgenerator | 7 — Hjälpgenerator | 8 — Ljuddämpare |
| 9 — Vattenbehållare | 10 — Förarhytt främre | 11 — Förarhytt bakre | 12 — Batterier |
| 13 — Bränsletank | 14 — Trycklufttank | 15 — Boggi | 16 — Bränslepump |
| 17 — Sandbehållare | 18 — Hjulaxel | 19 — Snöplog | 20 — Buffertar / Automatkoppel |
Svenska Hedemora Diesel tillverkade dieselmotorer till många järnvägsförvaltningar i världen. Bl.a. till Egypten där de ännu 2009 var i drift.
På de dieselelektriska loken utnyttjade man tidigt likströmsmotorerna för att vid bromsning låta traktionsmotorerna arbeta som generatorer som bromsades genom att stora resistanser kopplades in. Därmed minskade slitaget på bromsblocken. Dessvärre kan man inte, som hos moderna ellok, återgenerera energin till nätet. GE har dock planer på ett slags hybridlok som ska kunna återladda bromsenergin i batterier.
Tekniken med ett antal fasta reglersteg hos EMD-loken visade sig sedan kunna användas för multipelkoppling av lok i tunga godståg. Genom binär representation av de 9 lägena, kunde man med en flertrådig kabel mellan loken, fjärrstyra de förarlösa loken. I början krävde dock facken att alla lok skulle bemannas, vilket sedermera övergavs. USA har länge haft en standard för denna multipelkoppling.
I många länder som till exempel Kanada, Brasilien, USA, Mauretanien, Kina, Sydafrika och Australien, där dieselelektriska lok användes för att dra väsentligt tyngre godståg än i Europa, så är loken därför oftast multipelkopplade. Dessa lok har då förarhytt endast i ena änden men är parkopplade så att man ändå har en hytt i vardera änden. Ibland har man ett tredje helt hyttlöst lok däremellan. I längre motlut så används även extralok mitt i tåget för att ge mer kraft och minska kopplens belastning. Dessa extralok är då i regel radiostyrda.
I Europa är tågen mindre och dieselloken har ofta mittplacerad hytt eftersom de ofta även används för växling. I vissa konstruktioner sitter då dieselmotorn i ena ändan och generatorn i den andra med axeln under hytten. Växelloken kan numera ofta fjärrstyras vid växlingsarbete ute i kapillärnätet. Man är vanligen två man, där föraren även lägger om klotväxlar och den andre kopplar ihop/isär. Fjärrstyrningen sker med radio och föraren har en styrenhet som hänger på bröstet.
När det gäller persontåg utomlands har utvecklingen varit densamma som för ellok: Elloken ersätts av permanent hopkopplade motorvagnar. Se persontåg. Dessa motorvagnar använder vanligen lastbilsmotorer placerade i underredet. Till dem kan man på motsvarande sätt använda momentomvandlare eller generator och elmotorer.
Diesellok har i Sverige använts för tjänstgöring på sidolinjer och vid växling på bangårdar.
De flesta svenska dieselloken är dieselelektriska och tillverkade i Sverige på licens från GM:s Electro Motive Division, EMD. Genom de senaste årens förändrade marknadssituation har ett relativt stort antal norska och danska diesellok av samma generation, även dessa tillverkade i Sverige, inköpts av svenska järnvägsföretag såsom exempelvis Tågab.[8]
Statens Järnvägar delade in diesellok i Littera V (för växlingstjänst) och T (för linjetjänst och växlingstjänst). Numera äger SJ AB inte längre några diesellok. Däremot har Green Cargo följt SJ:s litterasystem och de flesta privatbanorna gör också det. Privata godstågbolag har köpt in utländska begagnade diesellok, eftersom det inte är lätt att få tag på sådana i Sverige. De kan få annorlunda littera, till exempel bara nummer. Dieselloken är numera vanligen utrustade med ATC-systemet eller senare det nya ERTMS.
Vanliga diesellok i Sverige är (se även extern länk nedan till: jarnvag.net):
2009 fanns det fler diesellok i världen än ellok, även om skillnaden hela tiden minskat.
Diesellokens framtid påverkas av bl.a. följande faktorer:
Sammanfattningsvis bedöms dieselloken förlora marknadsandel mot elloken och marknaden förblir konstant genom att lok för persontåg minskar och lok för godståg ökar.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
