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. A motor és a sebességváltó között általában folyadékkapcsoló van, és a sebességváltó gyakran epiciklikus (bolygóműves) típusú, hogy terhelés alatt is lehessen váltani. Különböző rendszereket dolgoztak ki a sebességváltás közbeni szünet minimalizálására; ilyen például a Hudswell Clarke által használt S.S.S. (synchro-self-shifting) sebességváltó.
A dízel-mechanikus meghajtást korlátozza, hogy nehéz olyan ésszerű méretű sebességváltót építeni, amely képes megbirkózni a nehéz vonat mozgatásához szükséges teljesítménnyel és nyomatékkal. Számos kísérletet tettek a dízel-mechanikus meghajtás nagy teljesítményű alkalmazásokban történő alkalmazására (pl, az 1500 kW (2000 LE) teljesítményű British Rail 10100 mozdony), bár végül egyik sem bizonyult sikeresnek.
Diesel-electricEdit
A dízel-elektromos mozdonyban a dízelmotor vagy egy elektromos egyenáramú generátort (általában 3000 lóerő (2200 kW) nettó teljesítménynél kisebb a vontatáshoz), vagy egy elektromos váltóáramú generátor-egyenirányítót (általában 3000 lóerő (2200 kW) nettó teljesítménynél nagyobb a vontatáshoz) hajt meg, amelynek kimenete a mozdonyt meghajtó vontató motorokat látja el energiával. A dízelmotor és a kerekek között nincs mechanikus kapcsolat.
A dízel-elektromos meghajtás fontos elemei a dízelmotor (más néven főgép), a főgenerátor/generátor-egyenirányító, a vontatómotorok (általában négy vagy hat tengellyel) és egy vezérlőrendszer, amely a motorszabályozóból és a vontatómotorok elektromos vagy elektronikus alkatrészekből áll, beleértve a kapcsolóberendezéseket, egyenirányítókat és egyéb alkatrészeket, amelyek szabályozzák vagy módosítják a vontatómotorok elektromos ellátását. A legelemibb esetben a generátor közvetlenül a motorokhoz csatlakozhat, csak nagyon egyszerű kapcsolóberendezéssel.
Original, a vontatómotorok és a generátor egyenáramú gépek voltak. A nagy kapacitású szilícium egyenirányítók 1960-as években történt kifejlesztését követően az egyenáramú generátort egy generátor váltotta fel, amely egy diódahíd segítségével alakította át a kimenetét egyenárammá. Ez az előrelépés jelentősen javította a mozdonyok megbízhatóságát és csökkentette a generátor karbantartási költségeit a generátorban lévő kommutátor és kefék kiküszöbölésével. A kefék és a kommutátor kiküszöbölése viszont kiküszöbölte egy különösen pusztító eseménytípus, az úgynevezett flashover lehetőségét, amely a generátor azonnali meghibásodásához vezethetett, és bizonyos esetekben tüzet okozhatott a gépházban.
A jelenlegi észak-amerikai gyakorlat szerint a nagysebességű személy- vagy “time” teherszállításnál négy tengelyes, a kisebb sebességű vagy “manifeszt” teherszállításnál pedig hat tengelyes. A legmodernebb, “time” teherszállításra használt egységek általában hat tengellyel rendelkeznek a váz alatt. A “manifeszt” járatokkal ellentétben a “time” teherszállító egységeknek csak négy tengelye csatlakozik a vontatómotorokhoz, a másik kettő pedig a súlyelosztás érdekében üresjárati tengelyként szolgál.
Az 1980-as évek végén a nagy teljesítményű, változó feszültségű/változó frekvenciájú (VVVF) hajtások vagy “vontatási inverterek” kifejlesztése lehetővé tette a többfázisú váltóáramú vontatómotorok használatát, így a motor kommutátorát és keféjét is kiiktatták. Az eredmény egy hatékonyabb és megbízhatóbb hajtás, amely viszonylag kevés karbantartást igényel, és jobban megbirkózik a túlterhelési körülményekkel, amelyek gyakran tönkretették a régebbi típusú motorokat.
Dízel-villamos vezérlésSzerkesztés
A dízel-villamos mozdony teljesítménye független az útsebességtől, amennyiben az egység generátorának áram- és feszültséghatárait nem lépik túl. Ezért az egység vonóerő-fejlesztő képessége (más néven vonóerő vagy vonóerő, ami valójában a vonatot hajtja) ezeken a határokon belül a sebességgel fordítottan arányosan változik. (Lásd az alábbi teljesítménygörbét). Az elfogadható működési paraméterek fenntartása volt az egyik fő tervezési szempont, amelyet a korai dízel-elektromos mozdonyok fejlesztése során meg kellett oldani, és amely végül a modern egységeken alkalmazott összetett vezérlőrendszerekhez vezetett.
Gázkar működtetéseSzerkesztés
A főhajtómű teljesítményét elsősorban a fordulatszám (RPM) és az üzemanyag mennyisége határozza meg, amelyet egy szabályozó vagy hasonló mechanizmus szabályoz. A szabályzó úgy van kialakítva, hogy reagáljon mind a motorvezető által meghatározott fojtószelep-beállításra, mind pedig arra a fordulatszámra, amellyel az erőgép működik (lásd: Vezérléselmélet).
A motor teljesítményét és így a fordulatszámot jellemzően a motorvezető szabályozza egy lépcsős vagy “rovátkolt” fojtószelep segítségével, amely a fojtószelep helyzetének megfelelő, bináris jellegű elektromos jeleket ad. Ez az alapkonstrukció jól alkalmazható több egység (MU) működtetésére, mivel olyan diszkrét állapotokat hoz létre, amelyek biztosítják, hogy az összes egység a rendszerben ugyanúgy reagáljon a gázpedál helyzetére. A bináris kódolás segít továbbá minimalizálni a vonatvezetékek (elektromos kapcsolatok) számát, amelyek szükségesek a jelek egységről egységre történő továbbításához. Például csak négy vonatvezetékre van szükség az összes lehetséges gázállás kódolásához, ha a gázadás akár 14 fokozatú is lehet.
Az észak-amerikai mozdonyok, például az EMD vagy a General Electric által gyártott mozdonyok nyolc gázállással vagy “rovátkával”, valamint egy “tolatóval” rendelkeznek, hogy kétirányú működést tegyenek lehetővé. Sok Egyesült Királyságban gyártott mozdony tízállású gázkarral rendelkezik. A mozdonyszemélyzet a gázpedál beállításától függően gyakran hivatkozik a teljesítményhelyzetekre, például “run 3” vagy “notch 3”.
A régebbi mozdonyokon a gázpedálmechanizmus racsnis volt, így nem lehetett egyszerre egynél több teljesítményhelyzetet előretolni. A mozdonyvezető például nem tudta a gázt a 2. rovátkáról a 4. rovátkára húzni anélkül, hogy a 3. rovátkánál megállt volna. Ennek a funkciónak az volt a célja, hogy megakadályozza a gyors gázmozdulat okozta hirtelen teljesítménynövekedés miatti durva vonatvezetést (“throttle stripping”, ami számos vasúton az üzemeltetési szabályok megsértése). A modern mozdonyok már nem rendelkeznek ezzel a korlátozással, mivel vezérlőrendszereik képesek a teljesítmény egyenletes modulálására és a vonat terhelésének hirtelen változásainak elkerülésére, függetlenül attól, hogy a mozdonyvezető hogyan kezeli a kezelőszerveket.
Amikor a gázkar üresjárati állásban van, a hajtómű minimális üzemanyagot kap, ami miatt alacsony fordulatszámon jár üresjáratban. Ezenkívül a vontatómotorok nem lesznek csatlakoztatva a főgenerátorhoz, és a generátor mezőtekercsei nem lesznek gerjesztve (feszültség alatt) – a generátor gerjesztés nélkül nem termel villamos energiát. Ezért a mozdony “üresjáratban” lesz. Fogalmilag ez ugyanaz, mintha egy gépkocsi sebességváltóját üresbe tennénk, miközben a motor jár.
A mozdony mozgásba hozásához a tolatókart a megfelelő állásba (előre vagy hátra) kell helyezni, a féket ki kell engedni, és a gázkart a run 1 állásba (az első teljesítményfokozatba) kell állítani. Egy tapasztalt mozdonyvezető ezeket a lépéseket összehangoltan tudja végrehajtani, ami szinte észrevétlen elindulást eredményez. A tolatókészülék elhelyezése és a gázkar együttes mozgatása koncepcionálisan olyan, mintha a gépkocsi automata sebességváltóját üresjáratban kapcsolnánk sebességbe.
A gázkar első teljesítményállásba helyezése a vontatómotorok összekapcsolását a főgenerátorral és annak mezőtekercseinek gerjesztését eredményezi. A gerjesztés hatására a főgenerátor áramot szolgáltat a vontatómotoroknak, ami mozgást eredményez. Ha a mozdony “könnyedén” (azaz nem a vonat többi részével összekapcsolva) és nem emelkedőn halad, könnyen felgyorsul. Másrészt, ha egy hosszú vonatot indítanak el, a mozdony leállhat, amint a lazaság egy részét felveszi, mivel a vonat által kifejtett ellenállás meghaladja a kifejlődő vonóerőt. A tapasztalt mozdonyvezető képes felismerni a kezdődő elakadást, és a gyorsulás ütemének fenntartásához szükséges mértékben fokozatosan növeli a gázkart.
Amint a gázkart nagyobb teljesítményfokozatokba helyezzük, a főhajtóműbe jutó üzemanyag mennyisége nő, ami a fordulatszám és a leadott lóerő megfelelő növekedését eredményezi. Ezzel egyidejűleg a főgenerátor mezőgerjesztése arányosan növekszik a nagyobb teljesítmény felvételéhez. Ez a vontatómotorok nagyobb elektromos teljesítményét eredményezi, ami a vonóerő megfelelő növekedésével jár. Végül, a vonat menetrendjének követelményeitől függően, a mozdonyvezető a gázkart a maximális teljesítmény állásába mozgatja, és ott tartja, amíg a vonat fel nem gyorsul a kívánt sebességre.
A hajtásrendszert úgy tervezték, hogy indításkor a vontatómotorok maximális nyomatékát adja le, ami megmagyarázza, hogy a modern mozdonyok miért képesek 15 000 tonnát meghaladó tömegű vonatok indítására, még emelkedőkön is. A jelenlegi technológia lehetővé teszi, hogy egy mozdony a terhelt vezető súlyának akár 30%-át is kifejtse vonóerőben, ami egy nagy, hattengelyes teherszállító (áruszállító) egység esetében 120 000 font (530 kN) vonóerőt jelent. Valójában egy ilyen egységekből álló egység induláskor több mint elegendő vonóerővel rendelkezik ahhoz, hogy a kocsikat megrongálja vagy kisiklatja (ha kanyarban van), vagy a kapcsolókat eltörje (ez utóbbit az észak-amerikai vasúti szlengben úgy emlegetik, hogy “tüdejét rángatja”). Ezért a mozdonyvezető feladata, hogy a károk elkerülése érdekében gondosan ellenőrizze az indításkor kifejtett teljesítményt. A “tüdőrángás” különösen akkor lehet katasztrofális, ha emelkedőn történik, kivéve, hogy a kocsikba szerelt automatikus vonatfékek helyes működésében rejlő biztonság megakadályozza az elszabadult vonatokat azáltal, hogy a vonatvezeték légnyomásának csökkenésekor a kocsifék automatikusan működésbe lép.
A hajtásrendszer működéseSzerkesztés
A mozdony vezérlőrendszerét úgy tervezték, hogy a főgenerátor elektromos teljesítménye illeszkedjen bármely adott motorfordulatszámhoz. Tekintettel a vontatómotorok eredendő jellemzőire, valamint a motorok főgenerátorhoz való csatlakoztatásának módjára, a generátor alacsony mozdonysebességnél nagy áramot és alacsony feszültséget fog termelni, és fokozatosan alacsony áramra és magas feszültségre vált, ahogy a mozdony gyorsul. Ezért a mozdony által termelt nettó teljesítmény bármely adott gázkarállásnál állandó marad (lásd a 8. bevágás teljesítménygörbéjének grafikonját).
A régebbi konstrukciókban a főhajtómű szabályozója és egy társberendezés, a terhelésszabályozó központi szerepet játszik a vezérlőrendszerben. A szabályzónak két külső bemenete van: a motorvezető gázbeállítása által meghatározott kért motorfordulatszám és a tényleges motorfordulatszám (visszacsatolás). A szabályozónak két külső vezérlési kimenete van: az üzemanyag-befecskendező beállítása, amely meghatározza a motor üzemanyag-mennyiségét, és az aktuális szabályozó pozíciója, amely befolyásolja a főgenerátor gerjesztését. A szabályzó egy külön túlfordulatszám-védelmi mechanizmust is tartalmaz, amely azonnal leállítja az injektorok üzemanyag-ellátását, és riasztást ad a vezetőfülkében, ha a főgép túllép egy meghatározott fordulatszámot. Nem minden ilyen bemenet és kimenet feltétlenül elektromos.
Amint változik a motor terhelése, úgy változik a fordulatszáma is. Ezt a szabályozó a motor fordulatszám-visszacsatolási jel változásán keresztül érzékeli. A nettó hatás az, hogy mind az üzemanyag mennyiségét, mind a terhelésszabályozó pozícióját úgy állítják be, hogy a motor fordulatszáma és nyomatéka (és így a leadott teljesítmény) állandó maradjon bármely adott gázkarállásnál, függetlenül a tényleges útsebességtől.
A “vontatási számítógép” által vezérelt újabb konstrukciókban minden egyes motorfordulatszám-lépéshez egy megfelelő teljesítményt vagy “kW-referenciát” rendelnek a szoftverben. A számítógép ezt az értéket összehasonlítja a vontatómotor áramából és a főgenerátor feszültségének visszacsatolási értékeiből számított tényleges főgenerátor-teljesítménnyel, azaz a “kW visszacsatolással”. A számítógép a visszacsatolási értéket a referenciaértékhez igazítja a főgenerátor gerjesztésének vezérlésével, a fent leírtak szerint. A szabályozó továbbra is szabályozza a motor fordulatszámát, de a terhelésszabályozó már nem játszik központi szerepet az ilyen típusú vezérlőrendszerben. A terhelésszabályozó azonban “tartalékként” megmarad a motor túlterhelése esetén. Az elektronikus üzemanyag-befecskendezéssel (EFI) felszerelt modern mozdonyok nem rendelkeznek mechanikus szabályozóval; a “virtuális” terhelésszabályozó és a szabályozó azonban számítógépes modulokkal megmarad.
A vontatómotor teljesítményét egyenáramú motorok esetében a főgenerátor egyenfeszültségének, váltakozó áramú motorok esetében pedig a VVVF frekvenciájának és feszültségének változtatásával szabályozzák. Egyenáramú motorok esetén különböző csatlakozókombinációkat használnak a hajtás változó üzemi körülményekhez való igazításához.
A főgenerátor kimenete álló helyzetben kezdetben alacsony feszültség/magas áram, teljes teljesítménynél gyakran meghaladja a motoronkénti 1000 amper értéket. Amikor a mozdony álló helyzetben vagy annak közelében van, az áramáramlást csak a motortekercsek és az összekötő áramkörök egyenáramú ellenállása, valamint magának a főgenerátornak a kapacitása korlátozza. A soros tekercselésű motorok nyomatéka megközelítőleg arányos az áram négyzetével. Ennélfogva a vontatómotorok a legnagyobb nyomatékot termelik, ami a mozdony maximális vonóerő kifejtését eredményezi, lehetővé téve a vonat tehetetlenségének leküzdését. Ez a hatás analóg azzal, ami egy automata sebességváltóban történik indításkor, amikor az első fokozatban van, és így maximális nyomatékszorzást produkál.
Amint a mozdony gyorsul, az immár forgó motorkarok elkezdenek ellenelektromos erőt (ellen-EMF, azaz a motorok generátorként is próbálnak működni) termelni, ami a főgenerátor teljesítményével szemben áll, és a vontatómotorok áramának csökkenését okozza. A főgenerátor feszültsége ennek megfelelően nőni fog, hogy megpróbálja fenntartani a motor teljesítményét, de végül elér egy platót. Ezen a ponton a mozdony lényegében megszűnik gyorsulni, kivéve, ha lejtmenetben van. Mivel ezt a platót általában a kívánt maximális sebességnél lényegesen kisebb sebességnél érik el, valamit tenni kell a meghajtási jellemzők megváltoztatására, hogy lehetővé váljon a további gyorsulás. Ezt a változást “átmenetnek” nevezik, amely folyamat a gépkocsi sebességváltásához hasonló.
Az átmenet módszerei a következők:
- Soros/párhuzamos vagy “motoros átmenet”.
- Először motorpárokat kapcsolnak sorba a főgenerátorral szemben. Nagyobb fordulatszámnál a motorokat párhuzamosan kapcsolják vissza a főgenerátoron keresztül.
- “Mezős söntés”, “mezőterelés” vagy “gyenge mezőterelés”.
- A motor mezőjével párhuzamosan ellenállást kapcsolnak. Ennek hatására megnő az armatúraáram, ami a motor nyomatékának és fordulatszámának megfelelő növekedését eredményezi.
A két módszer kombinálható is, az üzemi fordulatszám-tartomány növelése érdekében.
- Generátor / egyenirányító átmenet
- A két egyenirányító két különálló belső főgenerátor állórész-tekercsének párhuzamosból sorba kapcsolása a kimeneti feszültség növelése érdekében.
A régebbi mozdonyokban a mozdonyvezetőnek kézzel kellett végrehajtania az átmenetet egy külön vezérlő segítségével. Az átmenet megfelelő időben történő végrehajtásának segédeszközeként a terheltségmérőt (egy olyan mutató, amely a mozdonyvezető számára jelzi, hogy a vontatómotorok mekkora áramot vesznek fel) úgy kalibrálták, hogy jelezze, mely pontokon kell előre- vagy hátrafelé átmenetet végrehajtani. Az automatikus átmenetet később fejlesztették ki a jobb működési hatékonyság elérése, valamint a főgenerátor és a vontatómotorok védelme érdekében a nem megfelelő átmenetből eredő túlterheléstől.
A modern mozdonyok váltóáramról egyenáramra váltó vontatási invertereket tartalmaznak, amelyek 1200 volt feszültség leadására képesek (a korábbi egyenáramról egyenáramra váltó vontatási generátorok csak 600 voltot tudtak leadni). Ezt a javulást nagyrészt a szilíciumdiódás technológia fejlesztésével érték el. Azzal, hogy a vontatómotorok 1200 voltot tudtak szolgáltatni, megszűnt az “átmenet” szükségessége.
Dinamikus fékezésSzerkesztés
A dízel-elektromos mozdonyokon gyakori lehetőség a dinamikus (reosztatikus) fékezés.
A dinamikus fékezés kihasználja azt a tényt, hogy a vontatómotorok karosszériái mindig forognak, amikor a mozdony mozgásban van, és hogy a motor a mezőtekercs külön gerjesztésével generátorként is működtethető. A dinamikus fékezés alkalmazásakor a vontatásvezérlő áramkörök a következőképpen vannak kialakítva:
- A vontatómotorok mezőtekercsei a főgenerátoron keresztül vannak összekötve.
- A vontatómotorok armatúrája a mozdony motorházfedél tetején lévő, kényszerlevegővel hűtött ellenállásrácson (a dinamikus fékrácson) keresztül van összekötve.
- A főgép fordulatszáma megnő, és a főgenerátor mezeje gerjesztésre kerül, ami a vontatómotorok mezőinek megfelelő gerjesztését okozza.
A fentiek összesített hatása az, hogy minden egyes vontatómotor elektromos energiát termel, és azt hő formájában a dinamikus fékrácsban elvezeti. A rácson keresztül csatlakoztatott ventilátor biztosítja a kényszermeghűtést. Következésképpen a ventilátort a vontatómotorok teljesítménye hajtja, és hajlamos gyorsabban működni és nagyobb légáramot termelni, minél több energia kerül a rácsra.
A dinamikus fékrácsban elvesztett energia forrása végső soron a mozdony mozgása, amelyet a vontatómotorok karosszériáinak adnak át. Ezért a vontatómotorok ellenállást fejtenek ki, a mozdony pedig fékként működik. A sebesség csökkenésével a fékhatás csökken, és általában körülbelül 16 km/h (10 mph) alatt hatástalanná válik, a vontatómotorok és a tengelyek közötti áttételezés függvényében.
A dinamikus fékezés különösen előnyös, ha hegyvidéki területeken közlekedik; ahol mindig fennáll az elszabadulás veszélye a súrlódó fékek túlmelegedése miatt az ereszkedés során. Ilyen esetekben a dinamikus fékeket általában a légfékekkel együtt alkalmazzák, a kombinált hatást nevezik kevert fékezésnek. A kevert fékezés alkalmazása segíthet abban is, hogy a hosszú vonat a lejtőn felfelé haladva feszesen tartsa a lazaságot, segítve ezzel a “befutás”, azaz a vonat lazaságának hirtelen összecsomósodásának megelőzését, ami kisiklást okozhat. A vegyes fékezést gyakran alkalmazzák a közforgalmú vonatoknál is, hogy csökkentsék a mechanikus fékek kopását, ami az ilyen vonatok menet közbeni számos megállásából adódik.
ElektrodízelSzerkesztés
Ezek a különleges mozdonyok elektromos mozdonyként vagy dízelmozdonyként is üzemelhetnek. A Long Island Rail Road, a Metro-North Railroad és a New Jersey Transit Rail Operations kettős üzemmódú dízel-elektromos/háromsínes (az NJTransitnál felsővezetékes) mozdonyokat üzemeltet a nem villamosított terület és New York City között, mivel egy helyi törvény tiltja a dízelmotoros mozdonyok közlekedését a manhattani alagutakban. Ugyanezen okból kifolyólag az Amtrak két üzemmódú mozdonyokból álló flottát üzemeltet New York területén. A British Rail kettős üzemű dízel-villamos/elektromos mozdonyokat üzemeltetett, amelyeket úgy terveztek, hogy elsősorban elektromos mozdonyként működjenek, dízelüzemben pedig csökkentett teljesítmény álljon rendelkezésre. Ez lehetővé tette, hogy a pályaudvarok villamosítatlanok maradjanak, mivel a harmadik sínes áramellátó rendszer rendkívül veszélyes egy pályaudvar területén.
Dízel-hidraulikus szerkesztés
A dízel-hidraulikus mozdonyok egy vagy több nyomatékváltót használnak, fix áttételű fogaskerekekkel kombinálva. Hajtótengelyek és fogaskerekek alkotják a véghajtást a nyomatékváltókból a kerekekhez történő erőátvitelhez és a tolatáshoz. A hidraulikus és a mechanikus rendszerek közötti különbség a sebesség és a nyomaték beállításának helye. A mechanikus erőátviteli rendszerben, amely több áttétellel rendelkezik, mint például egy sebességváltó, ha van hidraulikus szakasz, az csak arra szolgál, hogy a motor működjön, ha a vonat túl lassú vagy megáll. A hidraulikus rendszerben a hidraulika az elsődleges rendszer, amely a motor fordulatszámát és nyomatékát a vonat helyzetéhez igazítja, a sebességváltó csak korlátozott használatra, például hátrameneti fokozatra van kiválasztva.
Hidrosztatikus sebességváltóSzerkesztés
A hidrosztatikus hidraulikus hajtásrendszert alkalmaznak vasúti használatra. Modern példák közé tartoztak a belga Cockerill 350-750 lóerős (260-560 kW) tolatómozdonyai, a 4-12 tonnás 35-58 kW (47-78 LE) teljesítményű keskeny nyomtávú ipari mozdonyok az Atlas Copco leányvállalata, a GIA által. A hidrosztatikus hajtóműveket vasúti karbantartó gépekben (taposók, síncsiszolók) is használják.
A hidrosztatikus hajtóművek alkalmazása általában a kis tolatómozdonyokra és a vasúti karbantartó berendezésekre korlátozódik, valamint nem vontatási célokra használják dízelmotorokban, például a vontatómotorok ventilátorainak hajtására.
Hidrokinetikus hajtóművek Szerkesztés
A hidrokinetikus erőátvitel (más néven hidrodinamikus erőátvitel) nyomatékváltót használ. A nyomatékváltó három fő részből áll, amelyek közül kettő forog, egy pedig (az állórész) zárral rendelkezik, amely megakadályozza a visszafelé forgást, és alacsony kimeneti fordulatszámon az olajáramlás átirányításával növeli a kimeneti nyomatékot. Mindhárom fő alkatrész egy olajjal töltött házban van lezárva. Ahhoz, hogy a mozdony teljes fordulatszám-tartományában a motor fordulatszámát a terhelés fordulatszámához igazítsuk, valamilyen kiegészítő módszerre van szükség, hogy elegendő tartományt biztosítsunk. Az egyik módszer az, hogy a nyomatékváltót egy mechanikus sebességváltó követi, amely automatikusan váltja az áttételeket, hasonlóan az automobilok automata sebességváltóihoz. Egy másik módszer az, hogy több nyomatékváltót biztosítanak, amelyek mindegyike a szükséges teljes sebességtartomány egy részét fedezi; az összes nyomatékváltó állandóan mechanikusan összekapcsolva van, és a szükséges sebességtartománynak megfelelőt úgy választják ki, hogy azt olajjal töltik fel, a többit pedig leeresztik. A feltöltés és leürítés a sebességváltó terhelés alatt történik, és nagyon finom tartományváltásokat eredményez, az átvitt teljesítmény megszakadása nélkül.
MozdonyokSzerkesztés
A dízel-hidraulikus mozdonyok kevésbé hatékonyak, mint a dízel-elektromosok. A BR első generációs dízel-hidraulikus mozdonyai lényegesen kisebb hatásfokúak voltak (kb. 65%), mint a dízel-elektromosok (kb. 80%), Ráadásul a kezdeti változatokról sok országban kiderült, hogy mechanikailag bonyolultabbak és nagyobb eséllyel romlanak el. A mozdonyok hidraulikus erőátvitelét Németországban fejlesztették ki. Még mindig vita folyik a hidraulikus és az elektromos erőátviteli rendszerek viszonylagos előnyeiről: a hidraulikus rendszerek előnyei közé tartozik a kisebb tömeg, a nagy megbízhatóság és az alacsonyabb tőkeköltség.
A 21. századra a dízelmozdonyok vontatására világszerte az országok többségében dízel-villamos konstrukciókat használtak, a dízel-hidraulikus konstrukciókat Németországon és Japánon, valamint néhány szomszédos államon kívül, ahol a teherszállításhoz használt konstrukciókban alkalmazzák, nem találták használatban.
Németországban és Finnországban a dízel-hidraulikus rendszerek nagy üzembiztonságot értek el. Az Egyesült Királyságban a dízel-hidraulikus elv rossz hírnévre tett szert a Maybach Mekydro hidraulikus váltó gyenge tartóssága és megbízhatósága miatt. A hidraulikus rendszerek relatív megbízhatóságáról továbbra is viták folynak, és kérdéses, hogy az adatokat manipulálták-e a helyi szállítók előnyben részesítésére a nem német szállítókkal szemben.
Motorvonatok Szerkesztés
A dízel-hidraulikus hajtás gyakori a motorvonatokban, ahol különböző erőátviteli konstrukciókat használnak, beleértve a Voith nyomatékváltókat és a mechanikus hajtóművekkel kombinált folyadékkapcsolókat.
A British Rail második generációs személyszállító DMU állományának többsége hidraulikus erőátvitelt használt. A 21. században a hidraulikus erőátvitelt használó konstrukciók közé tartoznak a Bombardier Turbostar, Talent, RegioSwinger családjai; a Siemens Desiro platform dízelmotoros változatai és a Stadler Regio-Shuttle.
Példák szerkesztése
A dízel-hidraulikus mozdonyok piaci részesedése kisebb, mint a dízel-elektromos erőátvitelűeké – a fővonali hidraulikus erőátvitelű mozdonyok fő felhasználója világszerte a Német Szövetségi Köztársaság volt, többek között az 1950-es évekbeli DB V 200-as osztályú, valamint az 1960-as és 1970-es évekbeli DB V 160-as osztályú mozdonycsaláddal. A British Rail számos dízel-hidraulikus konstrukciót vezetett be az 1955-ös modernizációs terv során, kezdetben német konstrukciók licencgyártású változatait (lásd Kategória:Diesel-hidraulikus mozdonyok Nagy-Britanniában). Spanyolországban a RENFE az 1960-as évektől az 1990-es évekig nagy teljesítmény-tömeg arányú, kétmotoros német konstrukciókat használt a nagysebességű vonatok közlekedtetésére. (Lásd RENFE 340, 350, 352, 353, 354-es osztályok)
A háború utáni időszak további fővonali mozdonyai közé tartoztak az 1950-es évek GMD GMDH-1 kísérleti mozdonyai; a Henschel & fia által épített dél-afrikai Class 61-000; az 1960-as években a Southern Pacific 18 Krauss-Maffei KM ML-4000 dízel-hidraulikus mozdonyt vásárolt. A denveri & Rio Grande Western Railroad szintén vásárolt hármat, később mindet eladták az SP-nek.
Finnországban az 1960-as évek eleje óta folyamatosan több mint 200 finn gyártmányú VR osztályú Dv12 és Dr14 dízel-hidraulikát használnak Voith sebességváltóval. A Dr14 osztály összes egysége és a Dv12 osztály legtöbb egysége még mindig szolgálatban van. A VR lemondott a 2700-as sorozatú Dv12-esek néhány gyenge állapotú egységéről.
A 21. században a sorozatgyártású normál nyomtávú dízel-hidraulikus konstrukciók közé tartozik a Voith Gravita, amelyet a Deutsche Bahn rendelt meg, valamint a Vossloh G2000 BB, G1206 és G1700 típusok, amelyeket Németországban gyártanak áruszállításra.
Dízelgőzmozdony szerkesztés
A gőz-dízel hibrid mozdonyok egy dugattyús motor meghajtására használhatják a kazánból vagy a dízelből előállított gőzt. A Cristiani Compressed Steam System egy dízelmotort használt egy kompresszor meghajtására, amely egy kazán által termelt gőzt hajtott meg és forgatott vissza; gyakorlatilag a gőzt használta erőátviteli közegként, a dízelmotor pedig a főhajtómű volt
Dízel-pneumatikusEdit
A dízel-pneumatikus mozdony azért volt érdekes az 1930-as években, mert lehetőséget nyújtott a meglévő gőzmozdonyok dízelüzemre való átalakítására. A gőzmozdony vázát és hengereit megtartották volna, a kazánt pedig egy légkompresszort meghajtó dízelmotorral helyettesítették volna. A problémát az alacsony termikus hatásfok jelentette, mivel a légkompresszorban hő formájában nagy mennyiségű energia veszett el. Ezt úgy próbálták ellensúlyozni, hogy a dízel kipufogógázt a sűrített levegő újbóli felmelegítésére használták, de ez csak korlátozott sikerrel járt. Egy 1929-es német javaslat prototípust eredményezett, de egy hasonló, 1932-es brit javaslat, amely az LNER R1 osztályú mozdonyát használta volna, nem jutott túl a tervezési szakaszon.