Diesel locomotive
Unlike steam engines, internal combustion engines require a transmission to power the wheels. The engine must be allowed to continue to run when the locomotive is stopped.
Diesel–mechanicalEdit
A diesel–mechanical locomotive uses a mechanical transmission in a fashion similar to that employed in most road vehicles. This type of transmission is generally limited to low-powered, low speed shunting (switching) locomotives, lightweight multiple units and self-propelled railcars.
The mechanical transmissions used for railroad propulsion are generally more complex and much more robust than standard-road versions. Er is gewoonlijk een vloeistofkoppeling tussen de motor en de versnellingsbak, en de versnellingsbak is vaak van het epicyclische (planetaire) type om te kunnen schakelen onder belasting. Er zijn verschillende systemen bedacht om de onderbreking van de transmissie tijdens het schakelen tot een minimum te beperken; bijvoorbeeld de S.S.S. (synchro-self-shifting) versnellingsbak die door Hudswell Clarke wordt gebruikt.
Dieselmechanische aandrijving wordt beperkt door de moeilijkheid om een transmissie van redelijke afmetingen te bouwen die het vermogen en het koppel aankan dat nodig is om een zware trein in beweging te brengen. Een aantal pogingen om dieselmechanische aandrijving te gebruiken voor toepassingen met een hoog vermogen zijn ondernomen (b.v, de 1.500 kW (2.000 pk) British Rail 10100-locomotief), maar geen daarvan is uiteindelijk succesvol gebleken.
Diesel-electricEdit
In een diesel-elektrische locomotief drijft de dieselmotor hetzij een elektrische gelijkstroomgenerator (in het algemeen minder dan 3.000 pk (2.200 kW) netto voor tractie), hetzij een elektrische wisselstroomdynamo/gelijkrichter (in het algemeen 3.000 pk (2.200 kW) netto of meer voor tractie) aan, waarvan de uitgang stroom levert aan de tractiemotoren die de locomotief aandrijven. Er is geen mechanische verbinding tussen de dieselmotor en de wielen.
De belangrijke componenten van dieselelektrische aandrijving zijn de dieselmotor (ook bekend als de prime mover), de hoofdgenerator/gelijkrichter, tractiemotoren (gewoonlijk met vier of zes assen), en een regelsysteem bestaande uit de motorregulateur en elektrische of elektronische componenten, waaronder schakelapparatuur, gelijkrichters en andere componenten, die de elektrische toevoer naar de tractiemotoren regelen of wijzigen. In het meest elementaire geval kan de generator rechtstreeks op de motoren worden aangesloten met slechts zeer eenvoudige schakelapparatuur.
Oorspronkelijk, waren de tractiemotoren en de generator gelijkstroommachines. Na de ontwikkeling van siliciumgelijkrichters met een hoge capaciteit in de jaren 1960 werd de gelijkstroomgenerator vervangen door een wisselstroomgenerator met een diodebrug om zijn vermogen om te zetten in gelijkstroom. Deze vooruitgang verbeterde de betrouwbaarheid van de locomotief aanzienlijk en verminderde de onderhoudskosten van de generator door het wegvallen van de commutator en de borstels in de generator. Het wegvallen van de borstels en de commutator elimineerde op zijn beurt de mogelijkheid van een bijzonder destructieve gebeurtenis, een zogenaamde flashover, die kon leiden tot onmiddellijke uitval van de generator en, in sommige gevallen, tot brand in de machinekamer.
Huidig Noord-Amerikaans gebruik is vier assen voor hogesnelheidspassagiers- of “tijd”-vracht, of zes assen voor lagere snelheid of “manifest”-vracht. De modernste eenheden voor “tijd”-vrachtvervoer hebben meestal zes assen onder het frame. In tegenstelling tot de eenheden voor “manifest”-vervoer, hebben “tijd”-vrachteenheden slechts vier van de assen aangesloten op de tractiemotoren, met de andere twee als geleideassen voor gewichtsverdeling.
In de late jaren tachtig maakte de ontwikkeling van krachtige variabele spanning/variabele frequentie (VVVF) aandrijvingen, of “tractie-omvormers”, het gebruik van meerfasige AC-tractiemotoren mogelijk, waardoor ook de commutator en de borstels van de motor konden worden geëlimineerd. Het resultaat is een efficiëntere en betrouwbaardere aandrijving die relatief weinig onderhoud vergt en beter bestand is tegen overbelastingen die de oudere motortypen vaak vernietigden.
Diesel-elektrische bedieningEdit
Het vermogen van een diesel-elektrische locomotief is onafhankelijk van de snelheid op de weg, zolang de stroom- en spanningslimieten van de generator van de eenheid niet worden overschreden. Daarom zal het vermogen van de eenheid om trekkracht te ontwikkelen (ook trekkracht of trekkracht genoemd, dat is wat de trein feitelijk voortstuwt) de neiging hebben omgekeerd evenredig te variëren met de snelheid binnen deze grenzen. (Zie de vermogenskromme hieronder). Het handhaven van aanvaardbare bedrijfsparameters was een van de belangrijkste ontwerpoverwegingen die moesten worden opgelost bij de vroege ontwikkeling van diesel-elektrische locomotieven en die uiteindelijk hebben geleid tot de complexe regelsystemen die op moderne eenheden worden gebruikt.
GasklepbedieningEdit
Het vermogen van de hoofdlocomotief wordt hoofdzakelijk bepaald door zijn toerental (RPM) en brandstofhoeveelheid, die worden geregeld door een gouverneur of een soortgelijk mechanisme. De regulateur is ontworpen om te reageren op zowel de gasklepinstelling, zoals bepaald door de motorbestuurder, als op het toerental waarmee de prime mover draait (zie Regeltheorie).
Het vermogen van een locomotief, en dus het toerental, wordt gewoonlijk door de motorbestuurder geregeld met behulp van een getrapte of “ingekeepte” gasklep die binaire elektrische signalen afgeeft die overeenkomen met de stand van de gasklep. Dit basisontwerp leent zich goed voor het gebruik van meerdere eenheden (MU) omdat het discrete voorwaarden oplevert die ervoor zorgen dat alle eenheden in een samenstelling op dezelfde manier reageren op de stand van de gashendel. Binaire codering helpt ook om het aantal treinlijnen (elektrische verbindingen) dat nodig is om signalen van eenheid naar eenheid door te geven tot een minimum te beperken. Er zijn bijvoorbeeld maar vier treinlijnen nodig om alle mogelijke gasklepstanden te coderen als er tot 14 fasen van gashendel zijn.
Noord-Amerikaanse locomotieven, zoals die welke door EMD of General Electric zijn gebouwd, hebben acht gasklepstanden of “inkepingen”, alsmede een “omkeerinrichting”, zodat ze in twee richtingen kunnen rijden. Veel in het Verenigd Koninkrijk gebouwde locomotieven hebben een gashendel met tien standen. De krachtstanden worden door het personeel van de locomotief vaak aangeduid met de stand van de gashendel, zoals “run 3” of “notch 3”.
In oudere locomotieven was het gashendelmechanisme voorzien van een ratel, zodat het niet mogelijk was om meer dan één krachtstand tegelijk in te stellen. De machinist kon bijvoorbeeld niet aan de gashendel trekken van stand 2 naar stand 4 zonder te stoppen bij stand 3. Deze voorziening was bedoeld om te voorkomen dat de trein ruw zou gaan rijden als gevolg van abrupte vermogensstijgingen door een snelle beweging van de gashendel (“throttle stripping”, een overtreding van de bedrijfsvoorschriften op veel spoorwegen). Moderne locomotieven hebben deze beperking niet meer, omdat hun besturingssystemen in staat zijn het vermogen soepel te moduleren en plotselinge veranderingen in de treinbelasting te voorkomen, ongeacht hoe de machinist de bedieningsorganen bedient.
Als de gashendel in de stationaire stand staat, krijgt de hoofdmotor een minimum aan brandstof, waardoor hij stationair draait met een laag toerental. Bovendien zijn de tractiemotoren niet met de hoofdgenerator verbonden en worden de veldwikkelingen van de generator niet opgewonden (bekrachtigd) – de generator produceert geen elektriciteit zonder bekrachtiging. Daarom zal de locomotief in “neutraal” staan. Conceptueel is dit hetzelfde als het in neutraal zetten van de versnellingsbak van een auto terwijl de motor loopt.
Om de locomotief in beweging te zetten, wordt de bedieningshendel van de omkeerinrichting in de juiste stand gezet (vooruit of achteruit), de rem wordt gelost en de gashendel wordt in de stand “run 1” gezet (de eerste vermogensinkeping). Een ervaren machinist kan deze stappen op een gecoördineerde manier uitvoeren, zodat de motor bijna onmerkbaar start. De plaatsing van de omkeerinrichting en de beweging van de gashendel samen is conceptueel te vergelijken met het schakelen van de automatische versnellingsbak van een auto terwijl de motor stationair draait.
Plaatsing van de gashendel in de eerste vermogenspositie zal ertoe leiden dat de tractiemotoren worden verbonden met de hoofdgenerator en dat de veldspoelen van deze laatste worden bekrachtigd. Door de bekrachtiging zal de hoofdgenerator elektriciteit leveren aan de tractiemotoren, waardoor beweging ontstaat. Als de locomotief “licht” rijdt (d.w.z. niet aan de rest van een trein is gekoppeld) en zich niet op een stijgende helling bevindt, zal hij gemakkelijk accelereren. Wanneer daarentegen een lange trein wordt gestart, kan de locomotief afslaan zodra een deel van de speling is opgenomen, omdat de door de trein veroorzaakte luchtweerstand groter is dan de trekkracht die wordt ontwikkeld. Een ervaren machinist zal in staat zijn een beginnende afslingering te herkennen en zal de gashendel geleidelijk naar voren draaien om het tempo van de versnelling te handhaven.
Als de gashendel naar hogere vermogensnokken wordt bewogen, zal de brandstoftoevoer naar de hoofdmotor toenemen, wat resulteert in een overeenkomstige toename van het toerental en de geleverde paardenkracht. Tegelijkertijd wordt de bekrachtiging van het hoofdgeneratorveld proportioneel verhoogd om het hogere vermogen te absorberen. Dit zal zich vertalen in een grotere elektrische output naar de tractiemotoren, met een overeenkomstige toename van de trekkracht. Uiteindelijk zal de machinist, afhankelijk van de eisen van de dienstregeling van de trein, de gashendel in de stand van het maximale vermogen hebben gezet en deze daar handhaven totdat de trein tot de gewenste snelheid is versneld.
Het aandrijfsysteem is ontworpen om bij het starten het maximale koppel van de tractiemotor te produceren, hetgeen verklaart waarom moderne locomotieven in staat zijn om treinen van meer dan 15.000 ton te starten, zelfs op stijgende hellingen. De huidige technologie maakt het mogelijk dat een locomotief tot 30% van het geladen gewicht van de bestuurder aan trekkracht ontwikkelt, wat neerkomt op een trekkracht van 530 kN (120.000 pond) voor een grote goedereneenheid met zes assen. In feite kan een samenstel van dergelijke eenheden bij het starten meer dan genoeg trekkracht op de dissel uitoefenen om wagens te beschadigen of te laten ontsporen (als ze in een bocht rijden) of koppelingen te laten breken (dit laatste wordt in Noord-Amerikaans jargon “jerking a lung” genoemd). Daarom is het de taak van de machinist om de hoeveelheid vermogen die bij het starten wordt geleverd zorgvuldig te controleren om schade te voorkomen. Met name het “schokken van de longen” zou rampzalig kunnen zijn als het zich zou voordoen op een stijgende helling, behalve dat de veiligheid die inherent is aan de juiste werking van fail-safe automatische treinremmen die tegenwoordig in wagons zijn geïnstalleerd, het op hol slaan van treinen voorkomt door automatisch de remmen van de wagons te bedienen wanneer de luchtdruk in de spoorlijn daalt.
Bediening aandrijfsysteemEdit
Het regelsysteem van een locomotief is zo ontworpen dat het elektrisch vermogen van de hoofdgenerator is afgestemd op een gegeven motortoerental. Gezien de aangeboren kenmerken van tractiemotoren en de wijze waarop de motoren op de hoofdgenerator zijn aangesloten, zal de generator bij lage locomotiefsnelheden een hoge stroom en een lage spanning produceren, die geleidelijk overgaan in een lage stroom en een hoge spanning naarmate de locomotief sneller rijdt. Daarom zal het door de locomotief geproduceerde nettovermogen constant blijven voor elke gegeven instelling van de gasklep (zie de grafiek van de vermogenskromme voor notch 8).
In oudere ontwerpen spelen de regulateur van de hoofdlocomotief en een begeleidend apparaat, de lastregelaar, een centrale rol in het regelsysteem. De regulateur heeft twee externe ingangen: het gewenste motortoerental, bepaald door de gasklepinstelling van de motorbestuurder, en het werkelijke motortoerental (feedback). De regelaar heeft twee externe regeluitgangen: de instelling van de brandstofinjector, die de brandstofhoeveelheid van de motor bepaalt, en de huidige stand van de regelaar, die de bekrachtiging van de hoofdgenerator beïnvloedt. De regelaar heeft ook een afzonderlijk overtoerentalbeveiligingsmechanisme dat onmiddellijk de brandstoftoevoer naar de injectoren afsluit en een alarm in de cabine laat afgaan als de hoofdgenerator een bepaald toerental overschrijdt. Niet al deze in- en uitgangen zijn noodzakelijkerwijs elektrisch.
Als de belasting van de motor verandert, verandert ook het toerental. Dit wordt door de regulateur gedetecteerd via een verandering in het feedbacksignaal van het motortoerental. Het netto-effect is dat zowel het brandstofdebiet als de positie van de belastingsregelaar zodanig worden aangepast dat het motortoerental en het koppel (en dus het afgegeven vermogen) constant blijven bij een gegeven gasklepinstelling, ongeacht de werkelijke rijsnelheid.
In nieuwere ontwerpen, die worden geregeld door een “tractiecomputer”, wordt aan elke stap in het motortoerental een passend vermogen, of “kW-referentie”, toegewezen in de software. De computer vergelijkt deze waarde met het werkelijke vermogen van de hoofdgenerator, of “kW feedback”, berekend uit de feedbackwaarden van de tractiemotorstroom en de spanning van de hoofdgenerator. De computer past de feedbackwaarde aan de referentiewaarde aan door de bekrachtiging van de hoofdgenerator te regelen, zoals hierboven beschreven. De regulateur heeft nog steeds controle over het motortoerental, maar de belastingsregelaar speelt niet langer een centrale rol in dit type regelsysteem. De lastregelaar blijft echter bestaan als “back-up” in geval van overbelasting van de motor. Moderne locomotieven met elektronische brandstofinjectie (EFI) hebben soms geen mechanische regulateur; een “virtuele” lastregelaar en regulateur worden echter gehandhaafd met computermodules.
Tractiemotorprestaties worden geregeld door ofwel de gelijkspanningsuitgang van de hoofdgenerator te variëren, voor gelijkstroommotoren, of door de frequentie en spanningsuitgang van de VVVF te variëren voor wisselstroommotoren. Bij gelijkstroommotoren worden verschillende aansluitcombinaties gebruikt om de aandrijving aan te passen aan variërende bedrijfsomstandigheden.
Bij stilstand is het uitgangsvermogen van de hoofdgenerator aanvankelijk laagvoltig/hoogvoltig, vaak meer dan 1000 ampère per motor bij vol vermogen. Als de locomotief stilstaat of bijna stilstaat, wordt de stroom alleen begrensd door de gelijkstroomweerstand van de motorwikkelingen en het onderlinge verbindingscircuit, alsmede door de capaciteit van de hoofdgenerator zelf. Het koppel in een in serie gewikkelde motor is ongeveer evenredig met het kwadraat van de stroom. Daarom zullen de tractiemotoren hun hoogste koppel produceren, waardoor de locomotief een maximale trekkracht zal ontwikkelen, waardoor hij de traagheid van de trein kan overwinnen. Dit effect is analoog aan wat er gebeurt in een automatische versnellingsbak van een auto bij het starten, waar deze in de eerste versnelling staat en dus het maximum koppel vermenigvuldigt.
Als de locomotief versnelt, zullen de nu draaiende motorarmaturen een tegen-elektromotorische kracht (tegen-EMF, wat betekent dat de motoren ook proberen te werken als generatoren) beginnen op te wekken, die de output van de hoofdgenerator zal tegenwerken en de tractiemotorstroom zal doen afnemen. Het voltage van de hoofdgenerator zal dienovereenkomstig toenemen in een poging het motorvermogen te handhaven, maar zal uiteindelijk een plateau bereiken. Op dit punt zal de locomotief in wezen niet meer versnellen, tenzij op een dalende helling. Aangezien dit plateau gewoonlijk wordt bereikt bij een snelheid die aanzienlijk lager ligt dan het gewenste maximum, moet iets worden gedaan om de eigenschappen van de aandrijving te veranderen, zodat de locomotief kan blijven versnellen. Deze verandering wordt “overgang” genoemd, een proces dat vergelijkbaar is met het schakelen in een auto.
Overgangsmethoden omvatten:
- Serie / Parallel of “motor overgang”.
- In eerste instantie worden paren motoren in serie geschakeld over de hoofdgenerator. Bij hogere snelheid worden de motoren weer parallel over de hoofdgenerator geschakeld.
- “Field shunting”, “field diverting”, of “weak fielding”.
- Weerstand wordt parallel geschakeld met het motorveld. Dit heeft tot gevolg dat de ankerstroom toeneemt, waardoor het motorkoppel en de motorsnelheid dienovereenkomstig toenemen.
Beide methoden kunnen ook worden gecombineerd om het toerentalbereik te vergroten.
- Generator/gelijkrichter-overgang
- Het van parallel naar serie schakelen van de twee afzonderlijke interne statorwikkelingen van de hoofdgenerator van twee gelijkrichters om de uitgangsspanning te verhogen.
In oudere locomotieven moest de machinist de overgang handmatig uitvoeren met behulp van een afzonderlijk bedieningsorgaan. Om de overgang op het juiste moment te kunnen uitvoeren, werd de belastingsmeter (een indicator die de machinist laat zien hoeveel stroom door de tractiemotoren wordt getrokken) zo afgesteld dat hij aangaf op welke punten een voorwaartse of achterwaartse overgang moest plaatsvinden. De automatische overgang werd vervolgens ontwikkeld om een betere bedrijfsefficiëntie te verkrijgen en om de hoofdgenerator en de tractiemotoren te beschermen tegen overbelasting door een onjuiste overgang.
Moderne locomotieven zijn uitgerust met tractieomvormers, van wisselstroom naar gelijkstroom, die 1200 volt kunnen leveren (vroegere tractiegeneratoren, van gelijkstroom naar gelijkstroom, konden slechts 600 volt leveren). Deze verbetering werd grotendeels bereikt door verbeteringen in de siliciumdiodetechnologie. Met de mogelijkheid om 1.200 volt aan de tractiemotoren te leveren, was de noodzaak van “overgang” geëlimineerd.
Dynamisch remmenEdit
Een veelgebruikte optie op diesel-elektrische locomotieven is dynamisch (rheostatisch) remmen.
Dynamisch remmen maakt gebruik van het feit dat de armaturen van de tractiemotor altijd draaien als de locomotief rijdt en dat een motor als generator kan gaan werken door de veldwikkeling afzonderlijk op te wekken. Bij dynamisch remmen zijn de tractieregelcircuits als volgt geconfigureerd:
- De veldwikkeling van elke tractiemotor is verbonden met de hoofdgenerator.
- Het anker van elke tractiemotor is verbonden met een luchtgekoeld weerstandsrooster (het dynamisch remrooster) in het dak van de motorkap van de locomotief.
- Het toerental van de hoofdmotor wordt verhoogd en het veld van de hoofdgenerator wordt opgewekt, waardoor de velden van de tractiemotoren overeenkomstig worden opgewekt.
Het totale effect van het bovenstaande is dat elke tractiemotor elektrisch vermogen opwekt en dit als warmte afgeeft aan het dynamisch remrooster. Een over het rooster geschakelde ventilator zorgt voor koeling met geforceerde lucht. Bijgevolg wordt de ventilator aangedreven door de output van de tractiemotoren en zal hij sneller gaan draaien en meer luchtstroom produceren naarmate meer energie aan het net wordt toegevoerd.
De bron van de energie die in het dynamisch remnet wordt afgevoerd is uiteindelijk de beweging van de locomotief die wordt overgebracht op de armaturen van de tractiemotoren. De tractiemotoren oefenen dus weerstand uit en de locomotief werkt als een rem. Naarmate de snelheid afneemt, neemt het remeffect af en wordt gewoonlijk ondoeltreffend beneden ongeveer 16 km/h (10 mph), afhankelijk van de overbrengingsverhouding tussen de tractiemotoren en de assen.
Dynamisch remmen is bijzonder nuttig in bergachtige streken, waar altijd het gevaar bestaat dat de locomotief op hol slaat als gevolg van oververhitte wrijvingsremmen tijdens de afdaling. In dergelijke gevallen worden dynamische remmen gewoonlijk gebruikt in combinatie met luchtremmen, waarbij het gecombineerde effect wordt aangeduid als “gecombineerd remmen”. Het gebruik van gecombineerd remmen kan er ook toe bijdragen dat de speling in een lange trein bij het beklimmen van een helling wordt gehandhaafd, waardoor een “run-in” wordt voorkomen, een abrupte samenklontering van de speling in de trein die een ontsporing kan veroorzaken. Blended braking wordt ook vaak gebruikt bij forensentreinen om de slijtage van de mechanische remmen te verminderen, die het gevolg is van het grote aantal stops dat dergelijke treinen tijdens een rit maken.
ElektrodieselEdit
Deze speciale locomotieven kunnen als elektrische locomotief of als diesellocomotief rijden. De Long Island Rail Road, Metro-North Railroad en New Jersey Transit Rail Operations exploiteren dual-mode diesel-elektrische/derde-rail (bovenleiding bij NJTransit) locomotieven tussen niet-geëlektrificeerd gebied en New York City vanwege een lokale wet die diesel-aangedreven locomotieven verbiedt in Manhattan tunnels. Om dezelfde reden exploiteert Amtrak een vloot van dual-mode locomotieven in het gebied rond New York. British Rail exploiteerde dual diesel-electric/electric-locomotieven die ontworpen waren om hoofdzakelijk als elektrische locomotieven te rijden met een verminderd vermogen wanneer ze op dieselkracht reden. Hierdoor konden spoorwegemplacementen ongeëlektrificeerd blijven, aangezien het derde rail stroomsysteem uiterst gevaarlijk is op een emplacement.
Diesel-hydraulischEdit
Diesel-hydraulische locomotieven maken gebruik van een of meer koppelomzetters, in combinatie met tandwielen met een vaste overbrengingsverhouding. Aandrijfassen en tandwielen vormen de eindaandrijving om het vermogen van de koppelomvormers naar de wielen over te brengen en om achteruit te kunnen rijden. Het verschil tussen hydraulische en mechanische systemen is de wijze waarop de snelheid en het koppel worden geregeld. In het mechanische transmissiesysteem met meerdere overbrengingsverhoudingen, zoals in een versnellingsbak, is een eventueel hydraulisch gedeelte alleen bedoeld om de motor te laten draaien wanneer de trein te langzaam rijdt of stilstaat. In het hydraulische systeem is hydrauliek het primaire systeem om het motortoerental en -koppel aan te passen aan de treinsituatie, met versnellingskeuze voor slechts beperkt gebruik, zoals de achteruitversnelling.
Hydrostatische transmissieEdit
Hydraulische aandrijfsystemen met een hydrostatisch hydraulisch aandrijfsysteem zijn toegepast voor gebruik op het spoor. Moderne voorbeelden zijn rangeerlocomotieven van 350 tot 750 pk (260 tot 560 kW) van Cockerill (België), industriële smalspoorlocomotieven van 35 tot 58 kW (47 tot 78 pk) met een gewicht van 4 tot 12 ton van GIA, een dochteronderneming van Atlas Copco. Hydrostatische aandrijvingen worden ook gebruikt in onderhoudsmachines voor spoorwegen (stampers, railslijpmachines).
De toepassing van hydrostatische transmissies is in het algemeen beperkt tot kleine rangeerlocomotieven en onderhoudsapparatuur voor spoorwegen, en wordt ook gebruikt voor niet-tractieve toepassingen in dieselmotoren, zoals aandrijvingen voor ventilatoren van tractiemotoren.
Hydrokinetische transmissieEdit
Hydrokinetische transmissie (ook wel hydrodynamische transmissie genoemd) maakt gebruik van een koppelomvormer. Een koppelomvormer bestaat uit drie hoofddelen, waarvan er twee roteren en één (de stator) een vergrendeling heeft die achterwaartse rotatie voorkomt en het uitgaande koppel verhoogt door de oliestroom bij een laag toerental om te leiden. De drie hoofdonderdelen zijn verzegeld in een met olie gevulde behuizing. Om het motortoerental over het gehele toerentalbereik van een locomotief af te stemmen op het toerental van de belasting is een aanvullende methode nodig die voldoende bereik oplevert. Een methode is om de koppelomvormer te volgen met een mechanische versnellingsbak die automatisch van overbrengingsverhouding wisselt, vergelijkbaar met een automatische transmissie in een auto. Een andere methode bestaat erin verschillende koppelomvormers te gebruiken, elk met een variabel bereik dat een deel van het vereiste totaal dekt; alle koppelomvormers zijn steeds mechanisch verbonden en de juiste voor het vereiste toerentalbereik wordt geselecteerd door deze met olie te vullen en de andere leeg te laten lopen. Het vullen en aftappen wordt uitgevoerd met de overbrenging onder belasting, en resulteert in zeer soepele range-wisselingen zonder onderbreking van het overgebrachte vermogen.
LocomotievenEdit
Diesel-hydraulische locomotieven zijn minder efficiënt dan diesel-elektrische. De eerste generatie BR dieselhydraulische locomotieven waren aanzienlijk minder efficiënt (ca. 65%) dan dieselelektrische (ca. 80%), Bovendien bleken de eerste versies in veel landen mechanisch gecompliceerder te zijn en meer kans op defecten te hebben. De hydraulische overbrenging voor locomotieven werd in Duitsland ontwikkeld. Er is nog steeds discussie over de relatieve voordelen van hydraulische ten opzichte van elektrische transmissiesystemen: voordelen die voor hydraulische systemen worden genoemd zijn een lager gewicht, een hoge betrouwbaarheid en lagere kapitaalkosten.
In de 21e eeuw gebruikten de meeste landen voor de tractie van diesellocomotieven wereldwijd diesel-elektrische ontwerpen, waarbij dieselhydraulische ontwerpen niet in gebruik waren buiten Duitsland en Japan, en enkele buurlanden, waar het wordt gebruikt in ontwerpen voor goederenvervoer.
In Duitsland en Finland hebben dieselhydraulische systemen een hoge bedrijfszekerheid bereikt. In het Verenigd Koninkrijk kreeg het diesel-hydraulische principe een slechte reputatie door de geringe duurzaamheid en betrouwbaarheid van de hydraulische Maybach Mekydro-transmissie. Er wordt nog steeds gediscussieerd over de relatieve betrouwbaarheid van hydraulische systemen, waarbij men zich afvraagt of gegevens zijn gemanipuleerd om plaatselijke leveranciers te bevoordelen ten opzichte van niet-Duitse.
Meervoudige eenhedenEdit
Dieselhydraulische aandrijving is gebruikelijk in meervoudige eenheden, waarbij verschillende transmissieontwerpen worden gebruikt, waaronder Voith koppelomvormers en vloeistofkoppelingen in combinatie met mechanische tandwieloverbrenging.
Het merendeel van het DMU-materieel voor passagiersvervoer van de tweede generatie van British Rail gebruikte hydraulische transmissie. In de 21e eeuw zijn onder meer de series Turbostar, Talent en RegioSwinger van Bombardier van hydraulische overbrenging voorzien, alsmede dieselversies van het Siemens Desiro-platform en de Stadler Regio-Shuttle.
VoorbeeldenEdit
Dieselhydraulische locomotieven hebben een kleiner marktaandeel dan die met dieselelektrische overbrenging – de belangrijkste wereldwijde gebruiker van hydraulische overbrengingen op hoofdlijnen was de Bondsrepubliek Duitsland, met ontwerpen als de DB serie V 200 uit de jaren 1950 en de DB serie V 160 uit de jaren 1960 en 1970. British Rail introduceerde een aantal dieselhydraulische ontwerpen tijdens zijn Moderniseringsplan van 1955, aanvankelijk in licentie gebouwde versies van Duitse ontwerpen (zie Category:Diesel-hydraulic locomotives of Great Britain). In Spanje gebruikte RENFE van de jaren 1960 tot 1990 Duitse tweemotorige locomotieven met een hoge vermogen/gewichtsverhouding voor het vervoer van hogesnelheidstreinen. (Zie RENFE-klassen 340, 350, 352, 353, 354)
Andere hoofdlijnlocomotieven uit de naoorlogse periode waren de GMD GMDH-1 experimentele locomotieven uit de jaren 1950; de door Henschel & Zoon gebouwde Zuid-Afrikaanse Class 61-000; in de jaren 1960 kocht Southern Pacific 18 Krauss-Maffei KM ML-4000 diesel-hydraulische locomotieven. De Denver & Rio Grande Western Railroad kocht er ook drie, die later alle drie aan SP werden verkocht.
In Finland zijn sinds het begin van de jaren zestig meer dan 200 in Finland gebouwde dieselhydrauliekvoertuigen van de VR-klasse Dv12 en Dr14 met Voith-transmissies ononderbroken in gebruik geweest. Alle eenheden van de Dr14-klasse en de meeste eenheden van de Dv12-klasse zijn nog steeds in dienst. De VR heeft een aantal zwak geconditioneerde eenheden van de 2700 serie Dv12’s buiten dienst gesteld.
In de 21e eeuw zijn in serie geproduceerde standaard diesel-hydraulische ontwerpen onder andere de Voith Gravita, besteld door Deutsche Bahn, en de Vossloh G2000 BB, G1206 en G1700 ontwerpen, allemaal gefabriceerd in Duitsland voor vrachtgebruik.
Diesel-stoomEdit
Steam-diesel hybride locomotieven kunnen stoom uit een ketel of diesel gebruiken om een zuigermotor aan te drijven. Het Cristiani Gecomprimeerde Stoom Systeem gebruikte een dieselmotor om een compressor aan te drijven die stoom uit een ketel aandreef en recirculeerde; effectief gebruik makend van stoom als het krachtoverbrengende medium, met de dieselmotor als de hoofdmotor
Diesel-pneumatischEdit
De diesel-pneumatische locomotief was interessant in de jaren 1930 omdat het de mogelijkheid bood om bestaande stoomlocomotieven om te bouwen naar dieselbedrijf. Het frame en de cilinders van de stoomlocomotief zouden worden behouden en de ketel zou worden vervangen door een dieselmotor die een luchtcompressor aandrijft. Het probleem was het lage thermische rendement vanwege de grote hoeveelheid energie die als warmte verloren ging in de luchtcompressor. Er werden pogingen ondernomen om dit te compenseren door de dieseluitlaat te gebruiken om de samengeperste lucht opnieuw op te warmen, maar deze hadden weinig succes. Een Duits voorstel uit 1929 resulteerde in een prototype, maar een soortgelijk Brits voorstel uit 1932, om een locomotief van de LNER-klasse R1 te gebruiken, kwam nooit verder dan het ontwerpstadium.