なぜロコモーティブと呼ばれるのか？
ロコモーティブの定義は、ラテン語の「loco」（場所から）と、中世ラテン語の「motive」（動きの結果）に根ざしている。 1814年に初めて使われたこの言葉は、locomotive engineという言葉の短縮形です。 据え置き型の蒸気機関と自走式の機関を区別するために用いられた。
エンジン（機関車）とは、列車に動力を与える鉄道輸送用の自動車のことです。 機関車がペイロードを運ぶのに十分な能力を持っている場合、通常はrailcar、power car、motorcoachのように複数の用語で扱われます。
機関車は何のために使われるのですか？
従来、機関車は線路上の列車を前方から引っ張る役割を担っていました。 しかし、プッシュプルは非常に広い概念で、列車の先頭にも、両端にも、後方にも、必要に応じて機関車を配置することができる。 最近では、鉄道会社がディストリビューター・パワー（DPU）を採用し始めている。
電車と機関車の違いは何ですか？
機関車は通常、次のような一定の役割を果たしています。-
- 列車の前側に連結して列車を牽引する機関車をTrain engineと呼ぶ。
- ステーションパイロット：鉄道駅に配備され、旅客列車の切り替えを行う機関車。
- パイロット・エンジン：ダブル・ヘディングを容易にするために、列車のエンジンの前側に接続された機関車のこと。
- バンキングエンジン– 機関車は列車のエンジンの後ろ側に接続されています。これは、タフなシャープまたはスタートによって可能です。
機関車は、旅客列車の牽引や貨物列車の牽引など、様々な鉄道輸送に使用されています。
機関車の車輪配置は、車輪の数を表すもので、UIC分類、Whyte表記法、AAR車輪配置などの手法が一般的です。
貨物用機関車と旅客用機関車の違い
最も顕著な違いは、機関車のボディの形と大きさです。 旅客列車は他の列車に比べて走行速度が速いため、空気抵抗が貨物列車に比べて大きく影響します。 多くの旅客用機関車では、車体の長さに沿ってフードが設けられているが、これは美観上の理由によるものである。
一方、貨物ユニットは、車掌がエンジンに乗り降りしなければならない停車理由が多く、後ろ向きに移動することが多いため、実際の発電所の周りには薄いフードが付いているのが特徴です。 これにより、後進時の視認性が向上し、また、はしごではなく階段を設置するスペースが確保できるため、頻繁に乗り降りする人員にとっては快適性が向上しました。
貨物機関車はトルク（ねじりの力）を、旅客機関車はスピードを重視して製造されています。 通常の貨物機関車のエンジンは、4,000〜18,000馬力です。
また、旅客用機関車は貨物用機関車に比べてギアの比率が低いため、車輪1回転あたりのトラクションモーターの回転数が少ないという特徴があります。
通常、旅客用エンジンは最高速度を上げる必要があり、貨物用エンジンはより重い列車を運ぶため、始動時の牽引力を上げる必要があります。 これにより、トランスミッション（電気自動車やディーゼル電気自動車では、多数のギアを持たない）のギア比が様々に変化する。
機関車発明の歴史
鉄道輸送の長い歴史は、古代に始まりました。 機関車とレールの歴史は、道や線路を作るための材料と、利用する動力の主な手段によって、さまざまな区間に分類することができる。
鉄道機関車技術の200年
鉄道の推力技術は、この2世紀の間に爆発的に発明されました。
コーンウォールのエンジニア、リチャード・トレヴィシックは、20年前にウェールズの鉱山町で行われた鉄道建設について、頭を悩ませながら世界に発信しました。 鉄道が導入されたことで、世界中の人々がプロセスを通じたダイナミクスを一変させたのである。
トレヴィシックは、初の鉄道用蒸気機関車を例示することで、輸送革命を常態化させた。産業革命は輸送革命の炎を刺激し、1900年代には近代的なエネルギー源や、環境性能と生産性への関心の高まりによって、輸送革命の炎は高まり、促進された。
19世紀に作られた初歩的な蒸気機関から、まだ完全には検証されていない漸進的なモメンタム（物体を前進させるために引っ張ったり押したりする過程）の概念まで、ここでは機関車技術の進歩の過去、現在、そして予想される運命を記憶の中で辿ってみましょう。
200年の時を経て、リチャードの努力が広く認められたのは、2004年のことでした。英国王立造幣局は、トレヴィシックの名前と技術革新を記した2ポンドの記念コインを発行しました。
1804年。リチャード・トレヴィシック、蒸気機関の時代を世界に贈る
1804年。リチャード・トレヴィシック、蒸気機関の時代を世界に贈る
1804年、イギリスの鉱山技師であり、探検家であり、発明家でもあったリチャード・トレヴィシックは、大規模な鉄道革命を起こす前から、高圧を利用した蒸気機関の研究を続けていた。1802年に「パフィング・デビル」と呼ばれる蒸気機関車を発表して成功を収めたが、1803年にはグリニッジで固定式ポンプ機関の1つが暴走して4人の死傷者を出すという大惨事に見舞われた。 この不幸な出来事を利用して、高圧蒸気の危険性を揶揄したのである。
しかし、トレヴィシックの努力は報われ、彼の作った「ペナイダーレン機関車」は、鉄道で初めて正常に機能する蒸気機関車となり、機関車技術の革新という点で重要な位置を占めるようになった。
鉄道電化 – 1879年
19世紀後半、電気機関車の成長の核となったのはドイツでした。 ヴェルナー・フォン・シーメンスが電気旅客列車の初期実験を行った。 彼は、広範なエンジニアリング組織であるシーメンスAGの生みの親であり、父でもある。 電気を調達するための絶縁されたサードレールという概念を定着させたこの機関車は、延べ9万人の乗客を運んだ。
シーメンスは、1881年にベルリン郊外のリヒターフェルデで世界初の電気式路面電車の組み立てを行い、1883年に開通したウィーンのメードリング＆ヒンターブリュール路面電車やブライトンのヴォルク電気鉄道で同様の機関車の基礎を築いた。
地下道や地下鉄では、環境にやさしいレールが求められており、そのために電車が登場しました。 数年後、効率の良さと作りやすさから、ACが始まりました。
イタリアのヴァルテリーナ鉄道（100.6km）をはじめとする長距離電化路線の発展に大きな役割を果たしたのが、ハンガリー出身のエンジニア、カルマン・カンドーである。
現代では、アメリカのアセラ・エクスプレスやフランスのTGVなどの高速化により、電気機関車が鉄道の分野で重要な役割を果たしている。 しかし、電気機関車を走らせるためには、架空のカテナリーやサードレールなど、線路の電化に莫大な費用がかかることが、この技術を広範囲に適用する上での障害となっています。
1892年から1945年までのディーゼル・イサテーション（！）の手順
ルドルフ・ディーゼル博士が1892年にディーゼルエンジンの著作権を取得したことで、この内燃機関の技術が鉄道の推進力にもなるのではないかと急速に考えられるようになった。 ディーゼルの良さがわかるのは、鉄道機関車になってからなので、何年もかかりました。
19世紀後半から20世紀初頭にかけて、機関車業界は、パワーウェイトレシオを向上させた効率的なディーゼルエンジンによって、継続的な発展と成長を遂げてきました。
ディーゼルは、第二次世界大戦に突入する可能性が高まり、時代遅れになりかけていた蒸気機関車を完成させるために、スイスのエンジニアリング会社であるスルザー社を設立した。 1945年には先進国、進歩的な国では蒸気機関車は極めて珍しくなり、1960年代後半には希少な存在となっていた。
ディーゼル機関車は、複数の機関車による運行、山間部や森林などの困難な地域での電化を必要としない遠隔地へのアクセスの実現、安価な食料、待ち時間、労働力の少ない作業手順、十分な熱効率など、機能面でのメリットをもたらした。
1945年～現在。ディーゼル電気機関車の成長
蒸気機関車に対するディーゼル機関車の優位性が確認されると、戦後は鉄道の推進力を高めるための提案、理論、発明が次々と生まれ、それぞれが折衷的な成果を上げていったのである。 19世紀初頭にユタ大学のライル・ボースト博士が計画した数多くのハチャメチャな奇策の中に、原子力発電列車があります。
200トンの原子炉を高速度で国内を移動させることの広範な保護と安全上の意義は軽視されているが、ウランの購入とそれを動かすための機関車用原子炉の製造にかかる費用は、科学者と技術者にこのアイデアが現実的ではないことをすぐに認識させた。
戦後、ガスタービン式電気機関車のような、より優れた論理的なアイデアがいくつか出てきたが、今でもディーゼルは君主であり続けている。
電気式、機械式、油圧式と、ディーゼルエンジンに搭載するために実験された3種類の普及した動力伝達システムから、ディーゼル電気が世界の新しい理想形であることが明らかになった。 電気式、機械式、油圧式の3つの方式のうち、ディーゼルエンジンで交流または直流の発電機を動かすディーゼル電気機関車は、20世紀後半に最も進歩した機関車であり、現在配備されているディーゼル機関車のほとんどがこの方式である。
20世紀後半、ディーゼル電気機関車は、環境問題への懐疑的な見方が出始めている中で、これまでの鉄道推進論議を覆すような新鮮で現代的な機関車システムを確立しました。 例えば、2017年までにハイブリッド列車は、ディーゼル電気の手順にRESS（充電式蓄電システム）を追加し、英国のインターシティエクスプレス事業で建てられた多数の機関車を含む列車が仕事を始められるようになりました。
21世紀のトレンド。ハイドレールと液化天然ガス
ディーゼルは、20世紀のほとんどの期間、世界中の鉄道網の発展に貢献した。
しかし、21世紀に入ってからは、気動車が大気に与える悪影響、特にCO2などの温室効果ガスの排出や、窒素酸化物（NOx）、粉塵、煤などの有害物質の排出が問題視され、より環境に優しい気動車の技術開発が進められている。 そのうちのいくつかは機能していますが、残りはまだ計画中です。
米国を中心に世界各地で起きているシェールガス騒動で、鉄道の推進燃料としてのLNG（液化天然ガス）の可能性が注目されています。 ディーゼルはLNGに比べて格段に高い評価を得ており、LNGは炭素排出量を30％、NOxを70％削減することを約束しており、経済的にも環境的にもメリットがあります。
近年、BNSF RailwayやCanadian National Railwayをはじめとする多くの重要な貨物輸送会社が、この移行を合理的に行うためにLNG機関車の実験を行っています。 物流や規制の問題は続いていますが、燃料の優位性の価格が高止まりしていれば、問題は解決されるでしょう。
LNGは多少の排出権を伴うかもしれませんが、科学的なコンセンサスが示すように、文明は危険な気候変動を防ぐために直ちにポストカーボンの未来へのシフトを開始しなければならないのに、産業を炭化水素経済に結びつけることになるのです。
20世紀後半には、機関車の外側にいるオペレーターによって少しずつ制御されるようになり、変速運転にリモコン機関車が加わるようになった。 石炭や砂利、穀物などの車両への積み込みを1人のオペレーターが管理できるのが大きなメリットです。 同様のオペレーターが必要に応じて列車を走らせることができます。
ハイドレイルとは、ディーゼルエンジンではなく、持続可能な水素燃料電池を利用した最新の機関車の概念で、運行中は蒸気しか出ません。 水素は、原子力や風力などの低炭素エネルギーで生成することができます。
ハイドレールビークルは、水素の化学エネルギーを推進力として利用するもので、水素内燃機関で水素を燃焼させる方法と、燃料電池で水素と酸素を反応させて電気モーターを動かす方法があります。 鉄道輸送の燃料として水素を大量に使用することは、指示された水素経済の基本要素である。 この言葉は、世界中の研究教授や機械工が膨大に使っている。
ハイドレール車両は通常、ハイブリッド車であり、スーパーキャパシタやバッテリーのような再生可能な電力貯蔵を行うことで、必要な水素貯蔵量を減らし、回生ブレーキをかけ、効率を高めることができます。 同様に、ハイドロレールの用途は、鉄道高速輸送、旅客鉄道、鉱山鉄道、通勤鉄道、貨物鉄道、ライトレール、路面電車、産業用鉄道システム、博物館や公園でのユニークな鉄道乗り物など、鉄道輸送のすべてのカテゴリーで構成されています。
ハイドロレールは、日本、アメリカ、イギリス、南アフリカ、デンマークなどの国で、効果的な研究組織によって実現されており、オランダのアルバ島では、首都オラニエスタッドに世界初の水素トラムを導入する予定です。
水素経済の提唱者として知られるスタン・トンプソン氏は、「ハイドレールは21世紀後半まで、地球上で最も優れた自律型鉄道推進技術となるでしょう。
機関車の分類
機関車が活躍する以前は、人力による馬力や、ケーブルシステムを駆動する静電エンジンや重力エンジンなど、技術的にはあまり進歩していない方法で鉄道の運行力を生み出していた。 機関車は、燃料（木材、石油、石炭、天然ガス）という手段でエネルギーを生み出すこともあれば、外部の電気源から燃料を取り入れることもある。 多くの科学者は、機関車をエネルギー源によって分類している。 その中でも特に人気があるのは
機関車・蒸気機関車
蒸気機関車は、蒸気エンジンを主な動力源としています。 最もポピュラーな形式の蒸気機関車は、エンジンで使用する蒸気を作り出すためのボイラーを備えています。 ボイラー内の水は、木や石炭、油などの可燃性物質を炭化させることで温められ、蒸気を引き出します。
エンジンの蒸気は、主輪に隣接した「駆動輪」と呼ばれるピストンの往復運動を行う。 水も燃料も、水のストックも、バンカーやタンクに入れたり、機関車に載せたりして、機関車と一緒に運ぶ。 この構成を「タンクロコモーティブ」と呼ぶ。 1802年、リチャード・トレヴィシックは、実物大の鉄道用蒸気機関車の原型を製作した。
現代のディーゼル機関車や電気機関車は、より価値のあるものであり、そのような機関車を管理・維持するために必要な乗組員はかなり少なくて済む。 イギリスの鉄道事情を見ると、蒸気機関車の燃料費は同程度のディーゼル機関車の約2倍で、日常的に走れる距離も少ないことがわかる。
20世紀末には、蒸気機関車が走っていれば先祖代々の鉄道とみなされるようになりました。
内燃機関車
内燃機関は、内燃機関車の駆動輪に取り付けて使用します。 一般的には、列車が静止していても走行していても、ほぼ一定の勢いでモーターを回転させます。 内燃機関車は、燃料の種類で分類され、トランスミッションの種類で細かく分類されます。
灯油機関車
灯油機関車の動力源には灯油が採用されている。 電気機関車、ディーゼル機関車に続いて、世界初の内燃機関車となったランプオイル列車。 灯油で走る鉄道車両としては、1887年にゴットリーブ・ダイムラーが製作したものが有名だが、これは貨物を運ぶための機関車ではなかった。 凱旋ランプのオイルトレインの第一弾は、リチャード・ホーンズビー＆サンズ社の「ラケシス」でした。
ガソリン機関車
ガソリン機関車はガソリンを燃料として消費する。 ガソリン機械式機関車とは、経済的に成功した最初のガソリン機関車で、20世紀初頭にロンドンのデプトフォード・キャトル・マーケット向けにモードレー・モーター・カンパニーが製造したもの。 ガソリン機関車は、自動車と同じように、エンジンの出力エネルギーを駆動輪に伝えるために、変速機という機械的な伝達手段を採用した、最もポピュラーな種類の機関車である。
これにより、エンジンの回転機械力を電気エネルギーに変換する手段として、ギアボックスを必要としなくなりました。 これは、ダイナモを使って実現し、その後、多段変速の電気牽引モーターで機関車の車輪を動かすことで実現します。 これにより、機械式トランスミッションに比べてコストや重量、場合によっては重さが増すものの、ギアの交換が不要になるため、高速化が促進されます。
ディーゼル
ディーゼル機関車の燃料には、ディーゼルエンジンが採用されています。 ディーゼル推進の成長と発展の初期には、様々な伝送フレームワークが使用され、その達成度は様々でしたが、その中でも電気伝送が最も優れていました。
機械的な力を機関車の駆動輪に伝える方法として、各種の気動車が開発された。
第二次世界大戦後、世界が金銭的に癒されていた頃、各国の気動車を大々的に選定していました。 ディーゼル機関車は、蒸気機関車に比べて圧倒的な性能と柔軟性を持ち、メンテナンスや運用コストも大幅に削減できることが証明されていた。 ディーゼル・ハイドロリック式は20世紀半ばに登場したが、1970年代以降はディーゼル・エレクトリック式トランスミッションの消費量が増加した。
エネルギーをすべての車輪に伝達するモーター駆動のトランスミッションを採用しているのが、ディーゼル機械式機関車です。 このようなトランスミッションは、通常、低速・低出力の斜行機関車や自走式鉄道車両、多数の軽量ユニットに限られている。 初期のディーゼル機関車は、ディーゼル機械式でした。 現在のディーゼル機関車のほとんどは、ディーゼル電気機関車です。
ディーゼル電気推進の最も重要で絶対的な要素は、ディーゼルエンジン（原動機とも呼ばれる）、中央の発電機／オルタネーター／整流器、エンジンガバナーと電気的または電子的要素からなる制御システム、トラクションモーター（一般的には4軸または6軸）、トラクションモーターへの電気供給を調整または変更する整流器、スイッチギアなどの要素を含む。
最も一般的なケースでは、極めてシンプルなスイッチギアのみで発電機をモーターに直接接続することができます。 ほとんどの場合、発電機は極端なスイッチギアだけのモーターに縛られています。
油圧トランスミッションを搭載したディーゼル機関車を「ディーゼル・ハイドロリック機関車」と呼ぶ。 この構成では、複数のトルクコンバーターをギアと混合して使用し、機械的な最終駆動装置でディーゼルエンジンからの動力を車輪に分配します。
主力の油圧トランスミッションの世界の主要ユーザーはドイツ連邦共和国でした。
ガスタービン機関車とは、ガスタービンを有する内燃機関を用いた機関車である。 エンジンは車輪を動かすためにエネルギーを伝達する必要があるため、運動が停止しても走り続けることができなければなりません。
これらの機関車は、ガスタービンのエネルギー生産を車輪に供給するために、自己調整式のトランスミッションを利用しています。
ガスタービンは、ピストンモーターと比較していくつかの利点があります。 これらの機関車は可動部が限られているため、グリスや潤滑油の必要性が低くなっています。 維持費も少なく、パワーウエイトレシオも大きくなります。 同様のソリッドシリンダーモーターは、一定の力率のタービンよりも大きいため、列車は巨大化することなく、非常に有益で効果的なものとなります。
タービンの効率や出力は、回転数に応じて低下します。 そのため、ガスタービン機関車の枠組みは、主に長距離走行や高速走行に適しています。 また、ガスタービン式電気機関車は、音が非常に大きく、独特の音がするという問題がありました。
電気機関車
電気だけで動く電車を「電気鉄道」と呼ぶ。 軌道に沿って働くノンストップの導体を使って列車を動かすためのもので、簡単にアクセスできるバッテリー、軌道の高さに登ったサードレール、軌道に沿った支柱やピナクル、あるいは通路の屋根から結合された架線のいずれかを利用します。
第3軌条方式も架線方式も、一般的には走行レールを回収用導体として利用するが、一部の構造物では、この目的のために第4軌条を採用している。 力の種類には、交流（AC）と直流（DC）があります。
データ分析によると、低比率は一般的に乗用モーターに見られ、高比率は貨物ユニットによく見られます。
電気は一般的に、かなり大きくて収量の多い発電所で作られ、列車に配られ、鉄道システムに分配されます。 生産拠点と送電線を持っていても、発電所からの電力を最大で購入できる電鉄はごくわずかだ。 通常、鉄道は配電線、変圧器、スイッチを提供しています。
ディーゼル機関車は電気機関車に比べて通常20％高く、維持費は25〜30％、運転費は50％ほど高くなります。
交流式の機関車
ディーゼル電気機関車は、強力なディーゼルの “原動機 “を備えており、この原動機が電流を発生させて、電気牽引エンジンに使用し、列車の車軸を文字通り回転させます。 機関車のレイアウトに合わせて、ディーゼルモーターを動力源とする発電機で交流または直流を発生させることができる。
チャールズ・ブラウンは、当時チューリッヒのエリコン社で働いていたが、実用的な交流電気機関車の原型を作った。 チャールズは1981年に、三相交流を利用した水力発電所間の長距離送電の図解を行っている。
現代のAC機関車は、それ以前のカテゴリーやモデルに比べて、より良い牽引力を維持し、線路に十分な接着力を与えることができます。 大きな荷物を運ぶためには、通常、交流を動力源とする気動車が使われる。 とはいえ、直流で動くディーゼル・エレクトリック・トレインは、安価に作れることもあって、いまだに根強い人気がある。
イタリアの鉄道は、世界的に見ても、短い距離ではなく、幹線の全区間に電気牽引を導入した先駆者である。
バッテリー電気機関車
バッテリーを搭載して充電する機関車を「バッテリーエレクトリックロコモーティブ」といい、バッテリーエレクトリックカーの一種である。
この機関車は、従来の電気機関車やディーゼル機関車では対応できない場所で使用されます。 例えば、電気が供給されない場合、電化された路線の保守用レールにはバッテリー機関車を使用しなければなりません。 ディーゼルや蒸気を動力源とする機関車では、密閉された場所での火災や噴出、蒸気による安全上の問題が発生する可能性がある産業用建物では、バッテリー式機関車を使用することができます。
バッテリー電気機関車は85トンで、750ボルトの架線トロリー線に採用されており、迫撃砲で運転している間はかなりの距離が延長されます。 この機関車には、ニッケル鉄電池（エジソン）の技術が採用され、何十年にもわたって使用された。 ニッケル鉄電池（エジソン）の技術は鉛蓄電池に取って代わられ、機関車はすぐに役目を終えた。 4台の機関車は、廃棄された1台を除き、すべて博物館に寄贈された。
ロンドン地下鉄では、定期的にバッテリー駆動の機関車を走らせて、一般的なメンテナンスを行っています。
超高速化の進展に伴い、1960年代にはさらに電化が進んだ。
鉄道の電化はここ数年で急速に進んでおり、現在では全世界の線路の75％以上が電化されています。
電気鉄道をディーゼルエンジンと比較すると、電気鉄道の方がエネルギー効率が良く、排出ガスも少なく、ランニングコストも削減できることが分かります。 また、通常、ディーゼルよりも静かで、強く、反応が良く、信頼性が高い。
これは、地下鉄や都市部では大きなメリットとなります。
スチーム・ディーゼル・ハイブリッドは、ディーゼルエンジンやボイラーから発生する蒸気をピストンエンジンに利用することができます。
蒸気機関車は、ディーゼル機関車に比べてメンテナンスの必要性が高く、運行中の車両を維持するために必要な人員も少なくて済みます。 どんなに有望な蒸気機関車でも、基本的な定期点検や運転のリハビリのために、毎月平均2～6日はガレージに入っていました。
大規模な修復も定期的に行われ、その際にはボイラーをフレームから外して大規模なリハビリを行うこともありました。 しかし、通常のディーゼル機関車は、毎月7〜11時間のメンテナンスと調整が必要なだけで、大掛かりな修理をしなくても数年は稼働することができる。 ディーゼル機関車は、蒸気機関車のように環境を汚染することはなく、排気ガスの量もごくわずかである。
燃料電池 電気機関車
鉄道会社や機関車メーカーの中には、今後15～30年の間に燃料電池機関車の導入を検討しているところもあります。
2002年に発表された3.6トン、17キロワットの水素（エネルギーユニット）を搭載した、制御された採掘列車が展示されました。 台湾・高雄のハイドレイルで通常よりも小型化され、2007年にサービスに採用された。 Rail-power GG20Bは、燃料電池を搭載した電気鉄道をもうひとつの形で表現したものです。
環境変化が加速している今、交通機関による二酸化炭素の排出を早急に抑制する必要があります。
このレポートは、「鉄道環境における燃料電池と水素の利用」に関する研究で、燃料電池列車がゼロエミッション経済の進化に重要な役割を果たすと推論しています。 実際、報告書によると、2030年までにヨーロッパで最近購入された多くの鉄道車両が水素を燃料とするようになる可能性があるという。
水素を動力源とする列車は、ディーゼルに代わるゼロエミッションでコスト効率が高く、高性能な選択肢として、鉄道業界に衝撃を与えることが安定しています。
最近の研究では、水素列車は実際に商業的な可能性を秘めているとされていますが、試験や、シャンターや本線の貨物需要に対する製品の供給力を高めるためには、さらなる努力が必要です。
欧州では、燃料電池水素列車の市場占有率が2030年までに41％まで上昇する可能性があり、市場の成長と発展に楽観的な条件が揃っています。 バラード社は、明示的なレールソリューションを生み出すことで業界を席巻しています。
燃料電池電気機関車のメリット
- 柔軟なハイブリッド化の度合い
航続距離や性能を向上させるためには、電池や燃料電池のレールを複合的に配置することが重要です。
- 複合型燃料電池列車
5,000トンの重量に対応し、時速約180kmで走行し、約700kmの長距離を走破することができます。
燃料電池とバッテリーの比率を変えることで、適応性のあるアソビを実現しています。
- 素早く補給し、ダウンタイムを減らす
水素駆動の鉄道車両は、20分以内に燃料を補給し、18時間以上無補給で走行することができます。
- 100%バッテリー構成による機能制限がない
電池駆動の列車は、航続距離が短く、電池交換のための休止時間が長いという欠点があります。 そのため、特定の通路やルートにしか対応しておらず、鉄道事業者をかなり限定しています。
燃料電池を搭載した列車は、より多くの経路で効率的に走行でき、ダウンタイムもほとんどありません。 燃料電池列車は、100km以上の長大な非電化路線に採用することで、最も経済的な効果を発揮します。
- 控除後の累積営業費用
100％電気自動車のためのカテナリーインフラは、構築にコストがかかるだけでなく（1kmあたり100〜200万ドル）、規制や維持にもコストがかかります。
一方で、水素鉄道は運行総費用の削減が期待できる。
TCO分析によると、ディーゼル電気とカテナリー電気の両方を使用した場合、水素を使用した列車が最も安価な選択肢となります。
ディーゼルの価格は1リットルあたり1.35ユーロを超えました。
電気料金は1MWhあたり50ユーロよりも安い。
- 極めて高いパフォーマンス
同程度の航続距離を持つディーゼル機関車と同じように、適応性と汎用性があります。 ディーゼルが廃止されても、鉄道輸送の必要性には耐えられます。
ハイブリッド機関車
これは、動力源（多くの場合、ディーゼルエンジン主機）と、回転する車輪に取り付けられたトラクション・トランスミッションシステムの間に配置された、オンボードの二次エネルギー貯蔵システム（RESS）を利用したものです。 最大のディーゼル機関車は、蓄電池以外はディーゼル電気であり、シリーズ・ハイブリッド・トランスミッションの要素をすべて備えているので、かなりシンプルな可能性を秘めている。
2種類以上の動力を搭載したクロスブリードやデュアルモード機関車には様々な種類がある。 電気ディーゼル機関車は、電気またはディーゼルエンジンを燃料とする最も代表的なハイブリッド機関車です。 ハイブリッド機関車は、部分的にしか電気が通っていない道を連続して走るために利用されます。 このカテゴリーの代表的なものに、Bombardier ALP-45DPやEMD FL9があります。
機関車の面白さに迫る
- 最も長い直通機関車のルートはモスクワにあります。
- 機関車には、さまざまな種類の動力源があります。- 電気、ディーゼル、蒸気。
- 現在の新幹線は、最高速度300mphで走ることができます。
- WAG – 9は、インド鉄道の最強の貨物機関車で、出力は6120馬力、最高速度は120km/hです。
- この磁気浮上式機関車は、現在、世界最速です。
- ニューヨークは、一つの駅の中で最も多くの旅客用ホームを持っているという記録を持っています。
- オーストラリアは世界で最も直線的な道を持っています。
- また、オーストラリアは最も重い機関車の記録を持っています。
- 国営のチッタランジャン・ロコモーティブ・ワークス（CLW）は、インド鉄道に史上最速のエンジンを提供しました。 改造されたWAP 5は、まだタイトルが決まっていませんが、時速200マイルで走行することが予想されています。
- 今から75年前、「マラード」と呼ばれる蒸気機関によって、いまだに破られていない世界記録が達成された。 グランサムの南に位置する線路上で、わずか2分間、時速126マイルのスピードで機関車が轟音を響かせました。
- ビッグボーイ」4014と呼ばれるユニオン・パシフィック社の機関車は、これまでに製造された機関車の中で最も大きなものです。 それが大規模な修復作業を経て、南カリフォルニアになった。
- 世界で唯一、鉄道のない国はアイスランドです。 アイスランドにはいくつかの鉄道システムがありましたが、一般的な鉄道網はありませんでした。
- ディーゼル機関車は時速100〜10マイルで走ることができる。
- 2001年6月21日、西オーストラリア州のポート・ヘドランドとニューマンの間で、全長275km、682両の鉄鉱石を詰め込んだ貨車と8両のGE AC6000機関車が、82,262トンの鉱石を運び、総重量は約100,000トンに達しました。
- 1912年夏、世界初のディーゼル機関車がスイスのウィンタートゥール・ローマンズホーン鉄道で運行された。 1913年の追加試運転では、多くの課題が見つかった。
- AC6000CWは、単一エンジンを持つディーゼル機関車の中では、世界的に最も重要で強力な機関車の一つです。
- インド鉄道の最も強力な機関車であるWAG12Bが組み立てられ、インド鉄道のネットワークに加わりました。 WAG12Bは、フランスのアルストム社と共同で開発した12000馬力の機体です。
- インドには約12,147台の機関車がある。
- 世界初の機関車の速度は時速10マイルだった。
- 米国の第一種貨物鉄道会社を統治しているのは、2019年に235億米ドル以上の営業利益を出しているBNSF Railwayです。 この鉄道は、工業製品、石炭、貨物、農産品などの貨物製品を輸送することに集中しています。
- 世界で最も長く、最も占有率の高い鉄道路線は、9,289kmの長さを誇るシベリア鉄道（モスクワ-ウラジオストク間）です。
機関車の動作原理
機関車（通称：エンジン）は、鉄道網の中心であり本質である。 命のない金属の塊である客車や車輌に活力を与え、列車に変身させるのです。 機関車が動くということは、非常に簡単な考え方で成り立っています。
電気機関車、ディーゼル機関車を問わず、機関車はトラクション・モーターと呼ばれる電気式交流誘導エンジンを車軸に取り付けて「走らせて」いる。 電気機関車とディーゼル機関車の違いは、このモーターに電気を供給するかどうかである。
機関車のトラクションモーターとは？
トラクションモーターとは、ポンプセットや扇風機などに使われている伝統的な電気誘導モーターを、より大きく、より立体的に、より強く、より複雑に、より重要にした電気モーターのことです。 発電した電気は、最終的にトラクションモーターに供給され、機関車の車輪を動かします。
エンジンのエネルギー出力に加えて、機関車の機能は、最高速度、牽引力、ギア比、接着係数、機関車の重量、車軸荷重など、他のいくつかの要素に依存します。 これは、旅客、貨物、またはその両方を運ぶために、機関車が採用される支援と機能の種類を定義するものである。 これは、電気機関車とディーゼル機関車の両方に適用されます。
最近では、すべての機関車がマイクロプロセッサで制御されており、整然とした実りある運転が可能になっている。 これらのコンピュータは、定期的に情報を収集、編集、評価して、質量、速度、勾配、接着面などに応じて、機関車の各軸が最高の性能を発揮するために必要な最適なパワーを計算します。
そして、対応するトラクションモーターに適切な電力を供給します。 さらに、ラジエーター、エキゾースト、バッテリー、ブレーキ・サンド装置、ダイナミック・ブレーキ・レジスター、高度なサスペンション・クーリング・システムなど、機関車のサポート機能も充実しています。
ディーゼル機関車は、巨大な自走式発電機である。 ディーゼル機関車」とは、ディーゼル燃料で動く巨大な内燃機関を動力源として、レールの上を走り、列車を押したり引いたりする自力の鉄道車両のことである。
通常の車両とは異なり、現代のディーゼル機関車は車輪とエンジンの間に明確な機械的関係がないため、エンジンが生み出すエネルギーが実際に車輪を回転させることはない。 ディーゼルエンジンの目的は列車を動かすことではなく、大きな発電機／オルタネーターで電流（当初は直流、現在は交流）を発生させ、必要に応じて整流器を通し、交流を直流に変換することである。 これがトラクションモーターに伝わり、さらに車輪を回転させる実際の（回転）トルクを発生させることができます。
このように、ディーゼルエンジンの役割は、トラクションモーターやブロワー、コンプレッサーなどの補助ツールのための動力を生み出すことだけです。
インドのディーゼル機関車の多くは、3軸に1つずつ、計3組のトラクション・モーターを搭載しているが、WDP4は3軸に2組のトラクション・モーターしか搭載していない。 インド鉄道のエンジンは、V型20気筒のWDG5や12気筒のWDM2などの一部の低出力機を除き、V型16気筒である。
電気機関車（1881年）に対し、ディーゼル機関車は1938年と、従来の常識を覆す最新技術である。 つまり、電気機関車はディーゼル機関車と同じ概念で機能しているのである。 ディーゼル機関車は電気で動くといっても過言ではないので、この方式の機関車を「Diesel-Electric」と呼び、インドの幹線ディーゼル機関車をすべて網羅しています。
以前は、ディーゼルエンジンがギアを介して直接車輪を操る「ディーゼル・ハイドロリック機関車」と呼ばれる機関車があった。 しかし、それは非常に複雑であるだけでなく、非効率的で問題も多く、ディーゼル・電気機関車に取って代わられた。
機関車の「トランスミッション」とは、エンジンからトラクション・モーターへの電気の流れ方や種類を意味する。 初期の機関車にはDC（直流）トランスミッションのものもありましたが、最近のモデルはすべてACトランスミッションで、機関車内のすべてのプロセスがコンピュータによって制御されています。
ディーゼル機関車は、非常に複雑で洗練された機器です。 ディーゼル機関車は、燃料さえあればいつでもどこでも走ることができ、非常に自律的で適応性に優れています。 電気を使って自走する、車輪付きの発電機。
ディーゼル・ハイドロリック機関車の仕組みは？
ディーゼル・ハイドロリック機関車は、ディーゼル・エレクトリック機関車に比べてかなり珍しいが、ドイツでは非常に広く普及している。 原理的には、エンジンの駆動力をドライブシャフトとギアで各動力軸に伝達するディーゼル機械式の様々な機関車と類似しています。
その違いは、多くの固定比率を持つトランスミッションの代わりに、専用のトルクコンバーターを使用することです。 これにより、オートマチックトランスミッションを搭載した自動車と同様に、入力軸と出力軸のスリップ率に応じてトルクが指数関数的に増加します。 機関車を両方向に走らせるための正逆転ギアボックスはありますが、それ以外のギアは振っていません。
特にディーゼルの初期には、実利的にも大きなメリットがあった。 エンジンから車軸に電力を伝達する高圧電気ネットワークはなく、蒸気からディーゼルへの移行期には、企業には熟練したプロの機械技術者が大量にいたが、高圧電気の知識や専門家はほとんどいなかった。
これにより、ディーゼル油圧を経済的かつ質素に保つことができた。 また、機械的な駆動は、理論的には電気エネルギーに変換して戻るよりも実りあるものになる可能性があります。
欠点は、動力を機械的に各駆動軸に送らなければならないため、可動部に多く見られた。ディーゼル電気の場合は、各駆動軸に1つのモーターを搭載するだけで、より効率的に駆動できる。
現在では、電気エンジンや電気機器の改良・進歩により、ディーゼル・電気の効率が向上し、電気技術者の数も増えているため、ディーゼル・油圧式は珍しい存在となっています。
電気機関車の仕組みは？
電気機関車」とは、外部から電力を得てレール上を移動し、固定された列車を引っ張ったり押したりする鉄道車両のことです。 この電気は、一般的にサードレールや架線から供給されます。
電気機関車は、単体であろうとEMUセットの動力車であろうと、異なる電源から電流を取り込んで、それを適切に変化させて車輪を回転させるトラクションエンジンを供給するという唯一の原則に基づいて動作している。
この電力の「改造」は、様々な状況や負荷の下で完璧な性能を発揮するために、モーターに最適な力を与えることを目的としており、整流器やサイリスタ、セグメントトランス、コンプレッサー、コンデンサー、インバーターなどを用いて、電流の変換、再変換、電圧、平滑化、異なる周波数への変換などを行い、機関車のボディに収められている。
電気機関車の技術は、この “改造 “や “適応 “という手順で成り立っています。 電気機関車にはメインの「エンジン」や原動機がないため、トラクションモーターが電気機関車の真の「エンジン」であると言えます。
電気機関車には2つの分類方法があります。
- ひとつは、線路から引く電流（トラクションパワー）の種類によるもの。AC（Alternating Current）かDC（Direct Current）か。
- もう一つは、採用しているトラクション・モーターの種類（駆動装置）によって定義されています。三相交流モーターを搭載したものと、直流モーターを搭載したもの。 DCモーターもACモーターも、DCとACの両方のトラクションで機能します。 機関車に搭載されているすべての機器の目的は、受電した電力を変圧して、牽引モーターに適した状態にすることです。
ディーゼルロコモーティブワークス（バラナシ）
バナラス機関車工場（BLW）は、インド国鉄の生産部門です。 Banaras Locomotive Works（BLW）は、2019年3月にディーゼル機関車の製造を中止し、2020年10月にBLWと改称した。
1960年代初頭にDLWとして設立されたDLWは、設立から3年後の1964年1月3日に最初の機関車を進水させた。 バナラス機関車工場（BLW）では、1960年代のALCO社製と1990年代のEMD社製の機関車を製造しています。
2006年7月、DLW社は数台の機関車の取引を、ムンバイのセントラル鉄道パレル工場に委託した。 2016年には「Best Production Unit Shield 2015-16」のタイトルを獲得しました。 BLWの開発事業の第1フェーズは、2016年に発足しました。
2017年も2年連続で「Best Production Unit Shield 2016-17」を受賞しました。 2018年には、インド鉄道の「Best Production Unit Shield 2017-18」を3年連続で達成しました。 同年、2台のアルコ製ディーゼル機関車WDG3Aを、世界で初めて電気機関車WAGC3に改造することに成功した。
ディーゼル・ロコモーティブ・ワークス（DLW）は、インド最大のディーゼル電気機関車メーカーである。 2020年には、国内初のバイモード機関車「WDAP-5」を策定。 BLWは現在、主に電気機関車WAP-7とWAGを製造している。
また、BLWはインド鉄道をはじめ、マリ、スリランカ、セネガル、ベトナム、バングラデシュ、ネパール、タンザニア、アンゴラなど様々な地域や、インド国内の製鉄所、大型発電所、私鉄などのメーカーに定期的に機関車を出荷しています。
蒸気機関車に対するディーゼル機関車の優位性
- 一人で安全に運転できるので、ヤードでのスイッチングやシャント作業に適しています。 作業の雰囲気はよりスムーズで、完全に防水されており、汚れや火災の心配もなく、より魅力的なものとなっており、これは蒸気機関車のサービスには避けて通れないものです。
- ディーゼル機関車は、蒸気機関車では実現できない、一人の乗組員が複数の機関車を一編成で走らせることができます。
- ディーゼルエンジンは瞬時にオン・オフできるので、時間を節約するためにエンジンを空回ししていた場合のような、燃料の無駄遣いはありません。
- 機関車に使われているほとんどのディーゼルエンジンには、問題があれば自動的にエンジンを停止するシステムが搭載されているので、何時間も、あるいは何日も放置しておくことができる。
- 最近のディーゼルエンジンは、メインブロックを機関車に残したまま制御装置を取り外すことができるように設計されています。 これにより、メンテナンスのために機関車が収益を上げられない期間が大幅に短縮されます。
理想的なディーゼル機関車が満たすべき前提条件とは
- ディーゼル機関車は、より重い荷物を引っ張るために、車軸に大きなトルクをかけることができなければなりません。
- 非常に広い速度域をカバーできることと
- 両方向に余裕を持って走れること。
- 機関車の車輪とディーゼルエンジンの間に中間装置を追加して、機関車の上記の動作要件を満たすのが適切です。
ディーゼル機関車のデメリット
いくら一般的なディーゼル機関車が普及しているといっても、ディーゼルエンジンには次のような欠点がある。
- 勝手に起動することはできません。
- エンジンを始動させるためには、始動速度と呼ばれる一定の速度でクランクさせる必要があります。
- 通常、エンジンは定格回転数の40％とされる下限臨界回転数以下では運転できません。 この速度の定義は、排気や振動が発生していない状態です。
- エンジンは、ハイクリティカルスピードと呼ばれる異常な制限速度以上では機能しません。 定格速度の115％程度とされています。 この速度の定義は、熱負荷やその他の遠心力によってエンジンが自己損傷せずに動作することができない速度を意味します。
- 回転数に関係なく、特定の燃料環境のための一定のトルクのモーターです。 定格速度、定格燃料設定でなければ、定格出力を発揮できない。
- 一方向性です。
- クラッチ制御を解除するためには、モーターを停止させるか、別の機構を追加する必要があります。
上記のような制限がある中で、トランスミッションはディーゼルエンジンが提供するものを何でも受け入れ、機関車が要求を満たすような形で車軸に送り込むことができなければなりません。
どのような送信であっても、以下の要件を満たす必要があります。
- ディーゼルエンジンの動力を車輪に中継する必要があります。
- 機関車の発進と停止のために、エンジンを車軸に接続したり切り離したりするための規定が必要です。
- 機関車の進行方向を反転させる機構を備えていること。
- 通常、車軸の速度はディーゼルエンジンのクランクシャフトの速度に比べて非常に低いため、恒久的に速度を下げる必要があります。
- 最初のうちは、トルクの掛け算が大きく、スピードが上がると徐々に下がっていき、逆にスピードが下がることが必要です。
トラクションの要件
- ジャークフリーでスムーズなスタートをするためには、ゼロスピードで高いトルクが必要です。
- トルクは急激に一様に減少し、速度は発進後に高加速度で増加することが望ましい。
- 路面状況に応じて、速度とパワーの特性を自動的かつ均一に調整することができ、ジャークのないパワー伝達を実現しています。
- 速度とトルクの特性が等しいことから、動力伝達は両方向に単純な可逆性を持つことが望ましい。
- 必要に応じて、パワーデクラッチの規定を設ける必要があります。
ディーゼル機関車のトランスミッションの理想的な使い方
エンジンのトランスミッションは、列車の発進時にギクシャクせずに発進できる程度のトルクアップと減速が可能であること。 列車がスタートしたら、必要に応じてトルクを大幅に減らし、スピードを上げる必要があります。 トラクションのトルクと速度の仕様は、道路の要求に応じて一貫して変化させ、動力伝達がジャークフリーになるようにする必要があります。
両方向に等しいトルク＆スピード仕様で、素早く動力伝達を逆転できること。 軽くて丈夫で、埋めるスペースがほとんどないことが望ましい。 正しく、最小限のメンテナンスが必要なはずです。 メンテナンスのためのアクセスが容易で、最小消耗品の量が少なくて済むようにする必要があります。
理想的なトランスミッションの義務は、路面からの衝撃や振動がエンジンに伝わらないようにすることです。 より良い性能を持ち、良い消費要素を持ち、良い伝達度を持つべきです。 必要に応じて、エンジンを始動させることができるはずです。 また、必要に応じてブレーキをかけることができること。
ディーゼル機関車の効率化に関する要因
- 電力利用率
定常的なトルクを持つエンジンとして見ると、ディーゼルエンジンは、最高速度と最大の燃料構成で運転したときにのみ、本来の馬力を発揮することができます。 そのため、エンジンは常に最適な回転数で、燃料をフルに使った構成で、車速のゼロから100％までフルパワーで走行しなければなりません。 しかし、実際にはそうではありません。
エンジンがカップリングや多段変速機などの伝達機構を介して車輪に連結されている場合、エンジン回転数は伝達装置の固有の特性によって直接制御されるため、その強度は比例して変化する。 ピークノッチサービス時の車速の任意の瞬間にトランスミッションに入力される馬力と、現場条件で搭載される最大馬力との比を動力利用率といいます。
- 伝送効率
これは、任意の車速において、レールの馬力とトランスミッションに入力される馬力の比率と呼ばれています。
- 伝達の度合い
ディーゼル機関車のトランスミッションシステムを選ぶ上で、これは非常に重要なポイントです。 これは、電力利用率と伝送効率の結果として成立する。 これはつまり、ある瞬間のレールの馬力と、駅の建造物の馬力の比率である。
ディーゼル機関車メンテナンスマニュアル
1978年、インド鉄道が発表したディーゼル機関車のメンテナンスマニュアルは「ホワイトマニュアル」と呼ばれています。 それ以来、MBCS、MCBG、PTLOC、モアッティフィルター、遠心分離機、エアドライヤー、RSB、機械的に結合されたラジエーターコア、ACモーター、バッグスタイルのエアインテークフィルター、アップグレードされたコンプレッサーなどを統合したディーゼルロコのデザインなど、さまざまな技術開発が行われました。
これらの技術的に優れたロコは、従来のロコとは異なるメンテナンスの必要性があります。 ほぼ同じ時期に、ディーゼル車庫に設置されるディーゼル機関車の数が増えたため、さまざまな組織が作られるようになった。
インド鉄道では、長年の経験から得られた成熟したノウハウのエッセンスを残しつつ、メンテナンスの考え方を根本的に変えて、このような最新のディーゼル機関車を導入することが求められています。
このホワイトマニュアルは、輸送技術者の長年のニーズを補うもので、現在のシナリオに沿った方向性やガイダンスを記録したものであるだけでなく、専門知識を求める際の先触れとしても機能します。
しかし、コストとメンテナンスダウンタイムの両方を削減するためには、予知保全の考え方をIRで採用する必要があります。 これを実現するためには、最後の小屋入りの際にロコに与えられる次のスケジュールを決定するために、リモートで監視し、また支払いを行う必要がある基準のリストを作成しなければならない。 この目的を達成するためには、遠隔監視が重要な要件となります。 予知保全計画では、数台のロコを試験的に使用することが提案されています。
ディーゼル・機関車の電気メンテナンス
電気機器の修理はほとんど行われません。 ブラシとコミュテーターのコントロールキュービクルの分析と検査に限定されています。 チェックの間隔は最短で1ヶ月、所要時間は約4時間です。 一般的には、設計に改良の余地があることを受け入れることは、機器がいつでも修正や検査を必要としていることを示唆することです。 特定の状況下では、コストの上昇なしに、この強化を実現することができます。 もちろん、予測できない問題が発生することは理解しており、それが深刻な結果につながる前に認識しなければなりません。
コミュテータやブラシギアの月例点検はこのグループに入ると考えられますが、ナットなどの固定方法の緩みによる機械的・電気的問題を考慮することが適切であるとは認められません。 この点では、総合的な信頼性が保証されています。 制御機器が半年に一度以上の頻度で注意を払わなければならない理由はありませんが、これはコンタクタとリレーがそれぞれの役割を果たしていることを前提としています。 この理論を検証するためには、制御機器の一部をこの期間以上、注意を払わずに作業しなければならず、それに合わせてスケジュールを徐々に調整している。
適切に設計されたローラーベアリングは、高温にさらされない限り、少なくとも3年間は再給脂なしで動作します。 セルフオイリングブッシュは、コントロールギアの潤滑を取り除くことが可能です。 放置しておけば、電流を遮断した接点は少なくとも6ヶ月間は満足に動作するはずです。 銀面、カム式、バット式のものは、接点が小さいことが望ましい。 必要な換気をしながら、手間をかけてホコリを除去する価値があります。 始動用バッテリーモーターのメンテナンスには細心の注意を払っています。 鉛電池でもアルカリ電池でも、様々なワークショップで満足のいく結果が得られており、年間コストにも大きな差はありません。 鉛蓄電池は多くの点ではるかに優れています。
出張にかかる長い時間とは対照的に、実際の仕事に費やす時間があるため、費用はそれほどかかりません。 同じ原因で、最も単純な故障であれば、電気技師の時間を大幅に浪費し、さらに重要なことには、機関車の稼働率を低下させることになります。 それは、建築におけるシンプルさと細部へのこだわりによって達成される連続性の必要性を強調するものです。
ディーゼルエンジンには独特の問題があり、それをうまく解決できるかどうかがディーゼルトラクションの性能を左右します。 設計上の注意点としては、電気機器と同じようにアプローチすることができますが、解決すべき機械的・熱的な問題がより精密であることは明らかであり、故障の影響は壊滅的なものとなります。 しかも、蒸気機関車よりも高い精度が求められます。 繰り返しになりますが、最低でも8台から10台の機関車が関わっていなければ、専任のフィッターは正当化されません。
このように、安定したシンプルなデザインが求められています。 ディーゼルエンジンは、その内容を考慮して次のようなセクションに分けられます。
(a) 大きな速度で滑る非常に大きな負荷のかかる表面-ベアリング、ピストン、リングなど。
(b）バルブとバルブのワーキングギア
(c)ルール化までのプロセス
(d) 噴射用のポンプとインジェクター。
標準的な摩耗率（許容摩耗量）は、最初の3つの項目で特定されています。したがって、一般的には、これらの項目は少なくとも3年または4年は忘れることができます。
違和感のある白い金属が表示されているベアリングは、ほとんど必要ありませんが、取り外します。 この4年間に走行庫で交換されたのは、主軸受3個、大端軸受9個のみで、平均して約40台の機関車が稼働していました。 これらはいずれも危険な状態ではありませんでしたが、定期的な検査で確認されました。
ビッグエンドボルトとクランクシャフトのアライメントは、メインベアリングの損失や過度の摩耗の可能性に影響するため、重大なトラブルを避けるという観点から最も注意すべき項目です。 大端部のボルトは0-009の延長線上に引き上げられ、この寸法で1ヶ月間運転した後にテストされます。 専用のジャッキでクランクシャフトをメインベアリングの下半分に押し付けながら、ウェブの間にあるクロックマイクロメーターでクランクシャフトの向きを制御します。
メンテナンスサイクルの基準として、走行距離や運転時間、エンジンの回転数や燃料消費量を用いるかどうかは関心のあるところです。 このように機関車が同一のシャント作業に従事している場合、走行距離が最も便利であることがわかります。
インドのディーゼル機関車庫のインフラについて
小屋のレイアウトとは、最適な構造を計画すると同時に、メンテナンスドックを含むすべての設備、機器の種類、保管容量、マテリアルハンドリング機器、その他すべてのサポートサービスを含めた最適な配置を計画することと定義されています。
Shed Layoutの目標は
a) ロコと材料のシェッド内での流れを効率化する。
b) 修理手順を励行する。
c) マテリアルハンドリングのコスト削減
d) 人材の効率的な活用
e）機器と部屋
f) コンパクトなスペースを有効に活用する。
g) 運用プロセスとアレンジメントの汎用性
h) 従業員に楽をさせる。
i) 安心・快適
j) ロコのスケジュールにかかる全体の時間を最小限にする。
k) 組織構造の維持など
機関車整備小屋の大きさと位置
メンテナンス小屋の場所や大きさを決定する主な要因は、一般的な使用条件です。 しかし、ディーゼル機関車のサービスには多様性があるため、広い交通量のヤードに対応する地点に上屋を設ける必要はありません。 列車の試験場や乗務員の交代場所に近い場所に小屋があれば十分です。
小屋の設置場所を選ぶ際には、トラクションモードやディーゼルからパワートランスミッションへの移行など、将来的に技術が向上する可能性を十分に考慮する必要があります。 トラクションの変更が行われる場合には、新旧すべての種類のトラクションの特性を、小屋の場所と大きさの両方の観点から統合的に評価する必要があります。
技術的な観点からは、メンテナンス性能が確実かつ効果的に発揮される場合に、メンテナンス小屋の大きさが最適となります。 これまでの経験から、このような個人的な集中が必要であることがわかっています。 また、マイナーなメンテナンスの際には、ロコの全履歴をホームイング・シェッドですぐに確認できるようにしておくことで、さらなるケアを必要とするロコを選択的に育成することができます。
メンテナンス小屋には、効率的なメンテナンスのための良好な通信設備が必要です。 有事の際には、主要産業拠点との強力な通信回線により、急遽、物資や部品の調整を行うことができます。 効果的なメンテナンスの観点から、M2（60日）以上の修理スケジュールは、必ずホームシェッドで行う。
応力を受けた機関車部品の特殊検査
ディーゼルエンジンの一部の部品が故障すると、重大な結果を招く恐れがあります。 可能性は極めて低いが、機関車がショップを通過する際には、特定のパーツを検査することが望ましいとされている。 例えば、クランクシャフト、コンロッド、ビッグエンドボルト、バルブステム、バルブスプリングなどが磁気クラック検出の対象となります。
サンプル検査では、6本のビッグエンドボルトに縦方向のクラックが見られましたが、深刻なものではなく、新品時に存在していた可能性が高いものでした。 1本のバルブステムがヘッド付近で横方向に亀裂が入っているのが確認されています。 このような検査は、部品に大きなストレスがかかる可能性が高い本線ユニットのエンジンでは、シャントエンジンよりもさらに重要です。
ディーゼル機関車の燃料容量
機関車の運行にかかる費用のうち、燃料は大きな割合を占めています。 そのため、ランニングコストを下げるためには、燃費の良さが重要な要素となります。 タンクからの流出や過充填による損失を防ぐため、燃料油の取り扱いには十分な配慮が必要です。 また、記録に基づいてさまざまな経営上の意思決定を行うために、燃料会計の受領と発行のための適切なフールプルーフ・スキームが用意されています。
ディーゼル機関車では、燃料噴射装置が細かい公差で設計されています。 ディーゼルエンジンのトラブルは、燃料の汚れが原因となることがあります。 石油会社は必要に応じて商業的にクリーンな燃料油を供給しなければならないが、その取り扱い中に水、土、砂利、土壌などがいかなる形でも汚染されないようにすることは、ロコの従業員の義務である。
両機関の特徴は以下の通りです。 どちらのエンジンもディーゼル燃料で作動し、45o Vセグメントでは16気筒を搭載しています。 鋼板を使ったものはエンジンで作られ、湿式のシリンダーライナーはシリンダーブロックに挿入されます。 燃料の噴射はシリンダー内に直接行われ、1つのシリンダーに1つのフューエルインジェクターポンプがあります。 基本的には機械式燃料噴射ですが、EMDのエンジンには一体型のユニット燃料噴射があります。 ターボ過給機には、1.5～2.2バールの空気を供給するインタークーラーが搭載されています。
シリンダーライナーは湿式で、鋳造合金製のクランクシャフトには窒化処理されたベアリングが使用されています。 カムシャフトは大径のローブに交換可能な部品があり、48時間以上停止した場合、エンジンには予備潤滑が必要です。
ディーゼル・エレクトリック・エンジンの構成要素は
- ディーゼルエンジン
- 燃料タンク
- トラクションモーター
- メインオルタネーターと補助オルタネーター
- ターボチャージャー
- ギアボックス
- エアーコンプレッサー
- ラジエーター
- トラックフレーム
- Rectifiers/inverters
- ホイール
| 特徴 | ALCO | GM（EMD） | 備考 |
|---|---|---|---|
| モデル | 251 B, C | GT 710 | ALCO - 4ストロークテクノロジー GT 710 - 2ストローク・テクノロジー |
| フューエルインジェクター | 燃料ポンプとインジェクターの分離 | 複合型ポンプと インジェクター(ユニットインジェクション) | を接続している高圧ホースは ポンプからインジェクターへの接続をなくしました。 そのため、オンラインでの故障が減少します。 |
| シリンダー容量 | 668立方インチ | 710立方インチ | ccが高ければパワーも高い ジェネレーション・パー・シリンダー |
| ボア＆ストローク | ボア9インチ、ストローク10.5インチ | - | - |
| 圧縮比（CR） | 12:1, 12.5:1 | 16:1 | CRが高いほど、熱伝導率が高い 効率 |
| ブレーキ平均有効圧力 | 13～18バール 連続、4～20バール スタンバイ | - | - |
| ターボ・スーパーチャージャー | 純粋な排気ガス対策 | 当初はエンジンによる機械的な駆動、後には538℃の排気ガスによる駆動。 | EMD社のロコでは、最初のクランキング時に黒煙が発生しないのは、余分な空気が 燃料を完全燃焼させるために、ターボによって供給されます。 |
| シリンダーライナー | オープングレインクロームメッキライナー | - | オープングレインライナーで十分なオイルを確保 膜の厚さは、低摩耗率と低潤滑油消費をもたらします。 |
| シリンダーヘッド | 鋼製ケーシング | - | 強度の高い鋳造により、熱変形や機械的な変形を最小限に抑えることができます。 |
| エンジン | 4ストローク | 2ストローク | 4ストロークの方が熱効率が良い 2ストロークの場合と比べて 2ストロークエンジンは、クランクやスタートが容易です。 |
| ピストン | スーパーボウル | - | より良い燃焼、より良い燃費。 |
| バルブ | 入口に2つ、出口に2つのバルブ | インレットポートとエキゾースト4バルブ | ALCOには、吸気用と排気用の2つのバルブがあります。 EMD社の機関車では、2つのバルブが排気のみに使用されています。 |
| バルブ操作 | プッシュロッド | オーバーヘッドカムシャフト（OHC） | OHCでは長いプッシュロッドが不要になるため、プッシュロッドによる騒音、摩擦、故障が減少します。 |
| 特徴 | ALCO | GM（EMD） | 備考 |
|---|---|---|---|
| エンジン始動 | バッテリーで補助発電機を駆動 | フライホイールのリングギアを回転させるベンジックスドライブ付きDCモーター2個 | 2つのスターターモーターがエンジンを回すのに十分なトルクを生み出すため、始動が容易です。 |
| ラジエーター | 床置きの場合 | 斜め、屋根置き | イージーメンテナンス。 休息時にラジエータチューブに冷却水が貯まっていないこと。 |
| ラジエーター・ボンディング | はんだ付け | 機械的に結合されているため、強度が高い | 機械的に接合されたラジエーターは、はんだ付けされたものよりも強度が高く、使用上の信頼性も高い。 |
| 比例燃料消費量 | 160gm/kWh | 156gm/kWh | SFCは非常に近く、流行りの技術にも対応しています。 |
| 最大エンジン回転数 | 1000 | 904 | 他のパラメータが同じであれば、回転数が高いほど高出力になります。 |
| アイドル回転数 | 400 | 250 | 低回転では、低騒音、低燃費を実現しています。 |
| ローアイドル機能 | 使用不可 | ノッチがゼロの状態で205rpm | アイドリング時の燃料消費を抑えるローアイドル機能。 |
| ラジエーターファン | 渦流式クラッチ 86馬力 | ACモーター | 補機類の消費電力が少ない。 |
| メンテナンス | 隔週 | 3ヶ月ごと | メンテナンスの周期性を高めることで、交通機関での使用可能性を高めることができます。 |
| シリンダー容量 | - | 710立方インチ | - |
| スカベンジング | NA | Uniflow Scavenging | Uniflow scavengingは、従来の2ストロークエンジンと比較して、優れた掃気性能を発揮します。 |
| パワーパルス | 45°ごと | 22.5°毎 | EMDエンジンは、スムーズなパワーとトルクを発揮するため、振動が少ないのが特徴です。 |
| 特徴 | ALCO | GM（EMD） | 備考 |
|---|---|---|---|
| エンジンデザイン | - | ナローVタイプ | - |
| クランクケース・ベンチレーション | Dcモーターブロワー | エダクターシステム、メカニカルベンチュリー | ベンチュリー方式を採用し、電力を消費しないインダクタシステム |
| エアボックス | - | 正圧で使用可能 | エアボックス内の空気圧がプラス と大気圧以上になります。 |
| クランクシャフト | 一体型鍛造品 | センターでフランジにより結合された2ピースのドロップフォージド（5および6メインベアリング） | クランクシャフトを2ピースにすることで、クランクシャフトの製造コストと複雑さを低減しました。 |
| パワーパック | - | シリンダー、シリンダーヘッド、ピストンで構成されています。 キャリアとCR | パワーパック全体の分解・交換が可能です。 |
| ピストン | 鍛造スチール製のピストンクラウンをボルトで固定。 | 鋳鉄合金リン酸塩コーティング | - |
ソースMane, Suresh. (2016). インド国鉄のディーゼル機関車に採用された技術
GEの機関車
ディーゼル機関車がアメリカの鉄道に登場したのは1920年代のことだが、その目的はエンジンの切り替えに限られており、その後、旅客列車用の機関車にも使われるようになった。 しかし、1940年になって、EMD（General MotorsのElectro-Motive Division）が、ディーゼルが重量級の蒸気機関車をほぼ置き換えることができることを証明した。 ディーゼル貨物の先駆者である「FT」型は、全米の鉄道を巡り、歴史を変えました。 当時の姉妹機関車である旅客機と同じように、自動車のようなノーズとフロントガラスを持つスタイルは、1950年代後半まで続いた。
一般的には「ディーゼル」と呼ばれていますが、機関車は電気で駆動しています。 オルタネーター（交流発電機）でディーゼルエンジンを駆動し、その電力で車軸に取り付けられた電気モーターを動かします。 蒸気機関車に比べて飛躍的に性能が向上したのが内燃機関で、メンテナンスの大幅な省力化や設備の撤去が可能になった。
インドで最も速い機関車
インド鉄道は、国営のチッタランジャン・ロコモーティブ・ワークス（CLW）から史上最速のエンジンを与えられました。 まだタグが付いていないアップデートされたWAP 5は、時速200kmで走行すると言われています。 また、空力特性を強化し、ドライバーの快適性と保護に配慮した人間工学に基づいたデザインを採用しています。
このシリーズの最初のエンジンは、今後の拠点となるであろうガジアバードに送られた。 輸送には、ラジダニ・エクスプレス、ガティマーン・エクスプレス、シャタブディ・エクスプレスなどの列車が使用されるようです。 これらの列車にとっては、移動時間や所要時間を短縮することができます。
鉄道会社は、列車の平均速度を向上させようとしています。 計画中の新幹線プロジェクトや最新のT-18列車の他に、CLWが製作した新しいエンジンもその一歩となる。 WAP 5バージョンでは、5400馬力を発揮し、ギア比も変更されています。
エンジンのコックピットにはCCTVカメラとボイスレコーダーが設置されており、ドライビングチームのメンバーとの接触を記録します。 記録は90日間保存され、事件や緊急事態が発生した際に分析され、明確なイメージを提供するのに役立ちます。 このエンジンは、次世代の回生ブレーキシステムにより、従来のエンジンよりも少ないエネルギーで走行することができます。
この新エンジンの設計には、約13億ルピーが投じられました。 しかし、この新しいデザインにより、列車はより高速になります。 膨大な燃料の輸入費用を削減できるだけでなく、電気モーターを重視することで、ディーゼル車の使用を減らし、二酸化炭素排出量を削減することができます。
インド初のディーゼル機関車
1925年2月3日、ムンバイのヴィクトリア・ターミナスからカーラ・ハーバーまで、DC1500Vシステムによる初の電気鉄道が開通しました。 ムンバイ市だけでなく、他の大都市にとっても、鉄道の建設と郊外交通システムの発展が極めて重要な時期でした。 1931年5月11日のサザン鉄道では、マドラスが2番目の地下鉄都市として電気鉄道を導入した。 インドでは、独立までに電化された線路は388kmしかありませんでした。
ハウラー・バードワン間は、独立後に直流3000Vで電化された。 1957年12月14日、Pandit Jawahar Lal NehruがHowrah-Sheoraphuli区間でEMUの運行を開始しました。
1960年、チッタランジャン機関車工場(CLW)では、同時に電気機関車の国産化が進められ、1961年10月14日、ボンベイ地方のロクマンヤ用に最初の直流1500Vの電気機関車がPt.K.O.によって旗揚げされた。 インドの初代首相、ジャワハル・ラル・ネルー。
F7機関車の販売
EMD F7は、General Motors社のElectro-Motive Division（EMD）とGeneral Motors Diesel社が1949年2月から1953年12月にかけて製造した1,500馬力（1,100kW）のディーゼル電気機関車です。 (GMD)と呼ばれています。
F7は、もともとEMD社が貨物運搬用として販売していたものでも、サンタフェ鉄道のスーパーチーフやエルキャピタンなどのモデルでは、旅客サービス用の運搬列車として使われることが多かった。
1940年代後半、F3の直後にデビューしたこのモデルは、それまでのEMDの市場での人気を背景に、鉄道会社からF7への注文が急増した。 新しいFモデルは、効果的で、堅牢で、メンテナンスが容易であることが証明されました。
F7は生産終了までに約4,000台が生産され、他のメーカーのプロトタイプをすべて上回った。 いくつかの鉄道会社では、F7の信頼性と利便性が高く評価され、1970年代から1980年代にかけて、数百台のF7が日常的に貨物輸送されていた。
現在では、数多くのF7が保存されており（この種のモデルとしては最後の大型モデルであることも理由のひとつ）、中には貨物輸送を続けているものもあり、その性質を如実に物語っている。 クラスIのノーフォークサザンが運営するフリートは、その公式ビジネストレインの一部として使用される最も目立つセット（Bユニットのペア）です。
信頼性が高く、メンテナンスが容易なモデルであり、F7のセットに1,500馬力のBユニットを組み合わせることで、列車の出力を3,000馬力に倍増させることができました。 原理的には、ヘッドエンドでもカットインでも、1つの列車に何台のFを搭載しても構いません。
当時のSD40-2の最初の真の「一般的」なディーゼル機関車はEMD F7で、何千台も生産され、ほとんどすべての列車に搭載されていた。 生産終了時には、約2,366台のF7Aが生産され、1953年に初めてカタログに掲載されてからわずか4年で1,483台のF7Bが製造された。
新設された電気自動車部門にとっては、新設されたGMD（General Motors Diesel）子会社が受注した最初の事例でもある。 オンタリオ州ロンドンにある新工場のおかげで、カナダの路線では機関車の販売が格段にしやすくなりました。
GMDは、オンタリオ州南部のデトロイトとニューヨークのナイアガラフォールズ／バッファローを結ぶ路線で、カナディアン・ナショナル、カナディアン・パシフィック、ワバッシュに127台を販売しました。
Fシリーズの中で、このモデルはEMDにとって最も成功したモデルであり、将来のデザインでF7の販売台数に匹敵するものはなかった。
EMD F7の頑丈さと信頼性は、現在も数台が残っており、特に短距離線のGrafton & Upton（現在は廃止）とKeokuk Junction Railway（FP9Aが2台、F9Bが1台）の一部の貨物列車で運用されていることからもわかります。
F7を見つけることができる場所はまだあります。
- コンウェイ観光鉄道
- リーディングカンパニー技術・歴史協会
- アディロンダック・シーニック・レイルロード
- Royal Gorge Railroad
- イリノイ鉄道博物館
- ポトマック・イーグル・シーニック・レイルロード
- フィルモア＆ウェスタン
機関車の機能原理と働き
ディーゼル・ロコモーティブ
パーツ
- ディーゼルエンジン
ディーゼルエンジンは、機関車の主な力の源です。 エンジンは広いシリンダーブロックで構成され、シリンダーは直線またはV字型に配置されています。エンジンは最大1,000rpmで駆動軸を回転させ、機関車の動力源となるさまざまな部品を駆動します。 トランスミッションは通常電気であるため、電気エネルギーを供給するオルタネーターの動力源として、ジェネレーターが使用されています。
- メインオルタネーター
エンジンはメインのオルタネーターを動かし、列車の推進力となる電力を供給します。 オルタネーターは交流電力を生成し、トラックのトラクションモーターに電力を供給します。 これまでの機関車のオルタネーターは、ジェネレーターと呼ばれるDCユニットでした。 直流を発生させて、直流牽引エンジンに電力を供給するためのものだ。
- 補助オルタネーター
コミュータートレインを扱う機関車には、補助オルタネーターを装備すること。 列車内の照明、換気、空調、座席などのAC電源を含みます。 出力は、列車に沿って補助電源ラインを介して伝えられます。
- エアインテーク
機関車のエンジンを冷やすための空気は、機関車の外から取り込んでいます。 埃などの不純物を排除するために浄化し、その流れを機関車の内外で温度制御しなければなりません。 夏の可能性のある+40℃から冬の可能性のある-40℃までの広い温度範囲を考慮した空気制御システムが必要です。
電気機関車
パーツ
- インバーター
メインオルタネーターからの出力はACですが、DCまたはACのトラクションモーターを持つ機関車にも使用できます。 従来の機関車は数年前からDCエンジンが使われていましたが、最近の機関車はここ10年ほどでACエンジンが標準になりました。 設置が容易で運用コストも低く、電子管理者が非常に緻密に管理することができます。
メインオルタネーターから出力されるACをDCに変換するためには、補正器が必要です。 エンジンがDCの場合は、整流器の出力をそのまま使用します。 エンジンが交流の場合は、整流器の直流出力を三相交流に変換してトラクションモータに使用する。
1台のインバーターが故障した場合、マシンは50％の牽引力しか生み出せません。
- 電子制御
現在の機関車の機械は、ほとんどすべての部分が何らかの電子制御を行っています。 これらは通常、アクセスしやすいようにキャブの近くにあるコントロールキャブに集められます。 コントロールは、通常、コンパクトまたはモバイルデバイスにデータをダウンロードするために使用できる、何らかのメンテナンス管理システムを提供します。
- トラクションモーター
ディーゼル電気機関車は電気的な変速機を使用しているため、トラクションモーターは車軸に与えられ、最終的な駆動力となります。 これらのエンジンは、歴史的にはDCであったが、現代のパワーエレクトロニクスとコントロールエレクトロニクスの進歩により、3相ACモーターが登場したのである。 ディーゼル電気機関車の多くは、4～6気筒のシリンダーを持っています。 新開発のエアフロー式ACエンジンで最大1000馬力を実現。
カップリングは通常、流体継手で多少の滑りを持たせているため、ほぼストレートになっています。 高速度の機関車では、機械式トランスミッションのギアシフトのように、2〜3個のトルクコンバーターを直列に使用するものと、トルクコンバーターとギアを組み合わせて使用するものがあります。 ディーゼル油圧式の機関車であれば、1つのタンクに2つのディーゼルエンジンと2つの変速機が搭載されていた。
- 流体継手
ディーゼル機械式トランスミッションでは、プライマリドライブシャフトとエンジンが流体継手で接続されています。 これは油圧式のクラッチで、油を入れたケースと、モーターで駆動される曲がった羽根の付いた回転ディスク、そして道路の車輪に取り付けられたもう一つのディスクで構成されています。
モーターでファンを回転させると、片方のディスクがもう片方のディスクにオイルを押し込みます。 ディーゼル機械式トランスミッションの場合、プライマリドライブシャフトは流体継手を使ってエンジンに取り付けられています。 これは油圧式のクラッチで、オイルが充填されたケースと、エンジンで駆動される湾曲したブレードを持つ回転ディスク、そしてロードホイールに接続されたもう一つのディスクで構成されています。 エンジンでファンを回すと、1枚のディスクがもう1枚のディスク上のオイルを動かします。
機関車のエンジン部品の例
- バッテリー
ディーゼル・ロコ・エンジンは、エンジンが停止してオルタネーターが作動していない間、ロコ・バッテリーを使って始動し、照明や制御装置に電力を供給します。
- エアリザーバ
列車のブレーキなど、機関車には高圧の圧縮空気を蓄えるエアリザーバーが必要です。 機関車の床下にある燃料タンクの横に設置されています。
- ギア
ギアは、貨物機関車の場合は3対1、混合機関車の場合は4対1と変化させることができます。
- エアーコンプレッサー
エアコンプレッサーは、機関車や列車のブレーキに継続的に圧縮空気を供給するために必要です。
- ドライブシャフト
ディーゼルエンジンの主な出力は、ドライブシャフトによって、一方ではタービンに、もう一方ではラジエーターファンとコンプレッサーに伝達されます。
- サンドボックス
機関車は、レールの天候が悪いときには、接着を助けるために砂を持ってくることが多い。
ディーゼルエンジンの種類
ディーゼルエンジンには、1サイクルの動作に必要なピストンの動きの数によって、2つのタイプがあります。
- 2ストロークエンジン
一番簡単なのは、2ストロークエンジンです。 バルブはありません。
燃焼と省燃費のためのストロークで排出された排気は、ピストンがダウンストロークの下端に当たると、シリンダー壁の穴から吸い込まれていきます。 圧縮と燃焼は激動の中で起こる。
- 4ストロークエンジン
4ストロークエンジンの機能は、「ダウンストローク1吸気」「アップストローク1圧縮」「ダウンストローク2動力」「アップストローク2排気」となっている。 バルブは吸気用と排気用があり、通常はそれぞれ2つずつ必要です。 この点では、2ストロークのデザインよりも、現在のガソリンエンジンに近い。
エンジンイグニッション
ディーゼルエンジンは、シリンダーが燃焼を始める前にクランクシャフトを回転させることで始動します。 スタートは、電気的または空気的に行われます。 一部のエンジンでは空気式スターターが採用されている。 圧縮された空気は、点火できるだけの十分な速度が出るまでエンジンのシリンダーに送り込まれ、燃料を使ってエンジンを始動させます。 圧縮された空気は、補助エンジンや機関車に搭載された高圧エアシリンダーによって供給される。
電動スタートを標準装備しました。 車の場合と同じように、バッテリーから電力を供給してスターターモーターのスイッチを入れ、メインエンジンを回転させます。
エンジンモニタリング
ディーゼルエンジンが作動しているとき、エンジンの回転数はガバナーによって追跡され、制御されています。 ガバナーは、エンジンの回転数が適切な速度でアイドリングできるだけの高さを保ち、最大のパワーが必要なときにエンジンの回転数が上がりすぎないようにします。 ガバナーは、蒸気機関で初めて登場した基本的な機構です。 ディーゼルエンジンを搭載しています。 最近のディーゼルエンジンでは、機械系の仕様を満足させるために統合されたガバナーシステムが採用されています。
燃料制御
ガソリンエンジンでは、シリンダーに加えられる燃料と空気の混合物の量によって強さが調節されます。 この組み合わせは、シリンダーの外で混合された後、スロットルバルブに加えられます。 ディーゼルエンジンでは、シリンダーに供給される空気の量が一定であるため、燃料の供給量を変えることで出力を制御しています。 各シリンダーに送り込まれる燃料の細かい噴霧を、量が達成できるようにコントロールしなければならない。
噴射ポンプにおけるピストンの効率的な分配率を変更することで、シリンダーで使用される燃料の量が変化します。
各インジェクターには、モーター駆動のカムで動くポンプがあり、ポンプは一列に並んでいて、まとめて調整できるようになっています。修正は、フューエルラックと呼ばれる歯のついたラックが、ポンプシステムの歯の部分で動作することで行います。 フューエルラックが動くと、ポンプの歯の部分が回転し、ポンプのピストンがポンプ内を移動することができます。 ピストンを往復させることで、ポンプ内の流路の大きさが変わり、燃料がインジェクターのトランスミッションパイプに流れるようになります。
エンジンパワーコントロール
ディーゼル電気機関車では、ディーゼルエンジンからメインオルタネーターにトラクションエンジンに必要な電力が供給され、同様にディーゼルエンジンから発電機に必要な電力が供給されます。 発電機からより多くの燃料を得るためには、オルタネーターからより多くの電力を得て、発電機がより強く働かなければなりません。 したがって、機関車の出力を最大にするためには、オルタネーターに要求されるディーゼルエンジンの電力制御を関連付ける必要があります。
電気式燃料噴射制御も、最新のエンジンにはすでに導入されている改良点です。 オーバーヒートは、冷却水の温度を電子的に監視し、それに応じてエンジン出力を変化させることで制御できる。 油圧を制御することで、エンジン出力を同様に管理することができます。
冷却
自動車と同じように、ディーゼルエンジンも最適な温度で運転しなければ、最高のパフォーマンスを発揮することはできません。 スタートする前は冷えすぎ、走っているときは熱すぎてはいけません。 温度を一定に保つための冷却機構を備えています。 水性の冷却水をエンジンコアに循環させ、ラジエーターを介して冷却水を移動させることで冷却を維持する仕組みになっています。
ルブリケーション
モーターと同じように、ディーゼルエンジンにも潤滑油が必要です。 一般的にはサンプの中にオイルタンクがあり、これを満タンにしておく必要があります。また、オイルがピストンの周りを均一に流れるようにするために、ポンプがあります。
オイルはエンジン内を移動することで温められ、移動中にラジエターを通過するために冷やさなければなりません。 ラジエターは熱交換器として装備されていることが多く、エンジン冷却システムに併設された水タンクに封入されたパイプにオイルが流れ込む。 オイルはフィルターで不純物を取り除き、低圧を監視する必要があります。
油圧が低下してエンジンが焼き付く恐れがある場合、「油圧低下スイッチ」がエンジンを停止させます。 また、余分なオイルをサンプに送り込むために、高圧のエスケープバルブがあります。
機関車の命名法
各機関車を識別するために、インド鉄道では一定の命名法を採用しています。 この命名法は、エンジンの様々な特徴やモデルを識別するのに役立ちます。 機関車の完全な名前は2つの部分に分かれています。 コードのプレフィックスは、機関車のクラスまたはそのタイプを示す。 数字サフィックスの2番目の部分は、エンジンのモデルナンバーを表しています。 液体燃料が発見される前は、機関車の種類を表すには文字が必要だった。
機関車のコードに使われている各文字の意味は以下の通りです。
最初の文字
エンジンが使用可能なトラックゲージを表すために使用されます。 機関車の命名法では、最初の文字が4つのバリエーションに分かれている。
- ブロードゲージ。W.広軌の線路は1676mmまでの範囲で使用できます。
- メートルのゲージ。Yで表されています。
- ナローゲージ。ナローゲージは2’6”になります。
- トイゲージ。2’の測定値があります。
第二の手紙
2番目の文字は、エンジンで使用される燃料システムを表すために使用されます。 蒸気機関の時代には、使用可能な燃料が一つしかなかったため、この文字は命名法に含まれていない。 次の文字は、インドの機関車で使用されているさまざまな種類の燃料を表すために使用されています。
- ディーゼル機関車。
- 電気機関車用の直流架線です。C. 1500Vの直流で走る機関車であることを示しています。
- 電気エンジン用AC架線：25kV 50Hzの交流で動く。
- ACまたはDCの架線用。 ムンバイ地域のみで見られるこのタイプの機関車は、25kVのAC電源を使用します。 なお、CAは1文字として扱われます。
- バッテリーエンジン：B.
- 3番目の文字です。この文字は、その機関車が目指している機能を表すのに使われます。 このレターでは、そのエンジンがどのような負荷に適しているかを知ることができます。 これらの文字は以下の通りです。
- 貨物列車。重い荷物を運ぶための貨物列車などが該当する。
- 旅客列車。 特急列車、郵便列車、旅客列車、ローカル線などが該当します。
- 貨物列車と旅客列車（混合）。M.
- シャントまたはスイッチング： これらの列車は低動力です。
- 複数のユニット（ディーゼルまたは電気）。U. このような機関車のエンジンには、独立したモーターがありません。 モーターはレーキに含まれています。
- 鉄道車両です。
第4の手紙
文字や数字は、機関車のエンジンのクラスを表しています。 エンジンのパワーやバージョンに応じて分類するためのものです。 ディーゼルエンジンや電気エンジンの場合は、そのパワーに沿った数字が表示されます。 例えば、WDM3Aは、乗客と荷物の両方を運ぶために使用され、3000馬力の出力を持つ広軌のディーゼルエンジンを表しています。
第五の手紙
最後の文字は、機関車のエンジンのサブタイプを表しています。 ディーゼルエンジンの場合は定格出力を、それ以外の場合はバリエーションやモデルナンバーを表しています。 例えば、上の例では、Aの文字が100馬力アップしたことを表していることがわかります。 使われている文字を以下に説明します。
- 100馬力の追加A.
- 200馬力の追加：B
- 300馬力の追加。
などと言っている。 なお、これらの文字はディーゼルエンジンにのみ適用されます。 最近のエンジンでは、この文字が機関車に使われているブレーキシステムを表すこともあります。
例えば、インドで最初に使われたディーゼル機関車「WDM-2」は、広軌（W）、燃料にディーゼルを使用（D）、乗客と荷物を運ぶ（M）ことを表しています。 2という数字は、機関車の世代を表しています。 WDM-1が先行しています。 WDM-1は、片側にしか運転席がないため、逆にしなければならなかった。 もう一方の端は、フラットでした。
しかし、WDM-2では、両端に運転台がある構造に変更されました。 このような構造にすることで、エンジンを逆回転させる必要がなくなります。 これらの機関車のエンジンは、バラナシのBLW（Banaras Locomotive Works）で製造されています。 ALCO（American Locomotive Company）の下でライセンスされたものである。 同様に、旅客クラスの機関車であるWDP-1は、第1世代の広軌の旅客列車です。 この命名法により、インド国内で使用されている様々なタイプの機関車を分類する作業が容易になりました。
インドの機関車
最近のデータでは、インドには6000台以上のディーゼル機関車があります。 インドでは、機関車の半数以上が電気エンジンに置き換えられており、2019年度に行われたカウントでは6059台にのぼります。 これらの機関車は以下のシリーズに分類されます。
インドのディーゼル機関車
WDMシリーズ（ALCO）
WDM 1
インドに渡った最初のディーゼル機関車は、アルコ社のDL500ワールドシリーズで製造された。 12気筒の4ストロークエンジンで、出力は1900馬力でした。 このユニットは、運転席が片側にしかないため、頻繁に反転しなければならないという問題がありました。 このモデルはわずか100台しか生産されませんでした。 Co-Coのホイール配列で、時速100キロのスピードを出すことができた。 彼らはゴラクプル、パトラトゥ、バイザッグ、ローケラ、ゴンダに拠点を置いていた。
これらのエンジンの一部は2000年まで使われていましたが、現在ではほとんどが廃棄されています。 パキスタン、スリランカ、ギリシャなどの一部地域では、このバージョンのディーゼル機関車が今でも使われています。
ニューデリーのNational Rail Museumのコレクションに1台追加される。
WDM 2
12気筒4ストロークのターボエンジンを搭載した、旅客・貨物用、広軌用の第2世代ディーゼル機関車です。 これは、BLWだけでなくALCOも生産していた。 元々はALCO DL560Cという名前で、2600馬力の出力を持つ機関車です。
機関車にはコークホイール配列が採用された。 1962年から1998年までに2600台以上が生産された、インド国内で最も多く使用されている機関車用エンジンです。
これらのエンジンは、インドの気候や環境条件に合わせて特別に選ばれたものです。 充分なパワーがあり、ほとんどの条件で使用できた。 建設技術が単純なので、大量生産が可能だった。
37年間の製造期間中には、さまざまな機能を搭載したバリエーションが作られました。 ジャンボは、大きな窓と短いボンネットを持つ機関車である。 また、エアブレーキを搭載したタイプもあり、WDM2Aと名付けられた。 シャント用には、耐用年数を迎えた様々なエンジンが改造された。 これを「WDM2S」と名付けた。
WDM2G
800馬力のエンジンを3基並列に搭載した、最新のディーゼル機関車の一部です。 2台のユニットはCo-Coのホイール配列を持ち、最高速度は120km/hです。 このシリーズは完全なインド製で、その省エネ効果には定評があります。 ジェンセットと呼ばれる3つの独立したエンジンは、個々に並列に組み合わせて使用することができ、合計で2400馬力の吸引力を得ることができます。
このエンジンの最大の利点は、機関車が引っ張られていない時やアイドル状態の時に、2つの発電機をオフにすることができることです。 そのため、省エネで、低消費電力の作業にも使用できます。 ここで、Gは「gensets」の略です。
WDM 3
ALCOの後、インド鉄道はヘンシェル＆ソーン社に声をかけた。 元々はDHG 2500 BBという名前で、メルセデスのディーゼルエンジンを搭載し、ディーゼルと油圧のハイブリッドを実現した機関車です。 約25年間使用されたにもかかわらず、これらのエンジンについての具体的な情報はありません。 B-Bのホイール配列で、速度は120km/hだった。
WDM3A
WDM3Aは、WDM-2機関車をベースに、老朽化したWDM-2機関車を置き換えるためにインド鉄道で製造されました。 16気筒4ストロークターボディーゼルエンジンを搭載し、3100馬力の出力を誇る。 コ・コーのホイール配列を採用しており、WDM-2のモデルをアップグレードしたものに過ぎない。 1200台のWDM3Aのうち、当初は150台しか製造されませんでした。 残りはWDM-2から作り直しました。
WDM3B
WDM3C、WDM3Dの後に製造されたものですが、23モデルはWDM3Dをベースにしています。 マイクロプロセッサーによる制御システムを持たないことを除けば、構造や動作は同じであった。 その代わりに、「E-Type Excitation」と呼ばれる制御システムを採用した。 主にラクナウ、ゴンダ、ジャンシー、サマスティプールなどのウッタル・プラデーシュ州の地域に収容されています。 この機関車は3100馬力の出力を持ち、Co-Coの車輪配置を採用していた。 ほとんどのモデルは、WDM3Dからマイクロプロセッサーの機能を削ぎ落として作成されています。
WDM3C
WDM2とWDM3Aを改造したものです。 構造やホイールの配置は彼らと同じだが、出力は3300psにアップした。 最高速度は120km/hに達します。 これらは、よりパワーのあるエンジンの開発を目的としたものである。 2002年に開発されたこれらのエンジンは、WDM2とWDM3Aにストリップされてしまったため、現在はどれも使用できません。
WDM3D
WDM3Cのアップグレード版です。 そのほとんどが2003年に内蔵されたものです。 牽引力は3300馬力、速度は160km/hに達する。 このエンジンは、インド鉄道が3300馬力のシステム構築に成功した最初のエンジンである。 アルコの基本技術とEMDとのハイブリッドである。 狭いボディと短いボンネットのルーフにあるDBRが特徴的な構造をしています。
現在までに生産されているALCOのモデルは、WDG3Aと合わせてこの2機種だけです。
WDM3E
この16気筒4ストロークターボディーゼルエンジンも、アルコのエンジン設計に基づいています。 2008年に制作されたものですが、その後WDM3Dに変換されています。 3500馬力という驚異的な出力を持ち、最高速度は105km/hに達する。 これらはすべて貨物列車として使用されており、時速85キロの速度制限がある。
WDM3F
これらのエンジンは、インド鉄道がALCOエンジンのより強力なバージョンを開発するための最後の努力でした。 わずか4台しか生産されなかったこのユニットは、3500馬力のパワーを持っていました。 WDM3Dと同様の機能を持っています。 しかし、インドの鉄道会社は、ALCO社の技術が時代遅れであると判断し、エンジンの開発を断念した。
WDM 4
アルコ社のDL560Cの対抗馬として、インドに最適なディーゼル機関車を探すために選ばれたゼネラルモーターズ社製の機関車。 しかし、技術的にも速度的にも優れていたにもかかわらず、次の年にはインド鉄道がこれらを廃止してしまった。 ハウラーからデリーまでの初代ラジダニ・エクスプレスを牽引したのはWDM4エンジンだった。 現在、輸入された機種はすべて廃盤になっています。
WDM 6
この機関車は、6気筒4ストロークエンジンを搭載し、1350馬力の牽引力と75km/hの最高定格速度を発揮するなど、入換用機関車として必要な要素をすべて備えていた。 低出力エンジンの開発実験の一環として開発されたこのモデルは、わずか2台しか製造されなかった。 そのうちの一つが今でもバルダマン周辺で走っている。
WDM 7
これらは、ALCOテクノロジーの軽量版です。 1987年から1989年にかけて開発されたこの機関車は、15台が製造され、そのすべてが現役で活躍しています。 他のALCOベースのエンジンと同じスペックで、2000馬力の牽引力と最高速度105km/hを実現しています。 現在、Tondiarpetのエリアでは、軽量の旅客列車の運搬やシャトルサービスに使用されています。
40年間、同じALCO社のエンジン技術を使い続けてきたインド鉄道は、混合エンジンから、旅客と貨物に特化したエンジンの開発に移行した。 旅客列車用と貨物列車用のエンジンの違いは、機関車の重量とギア比にあります。
このシリーズの代表的な作品をご紹介します。
WDP 1
WDM7の後、インド鉄道はALCOの技術をベースに、短距離の旅客サービスに使用でき、より良いスピードを出せる低出力エンジンの開発を試みた。 この機関車は20tの軸荷重で、Bo-Boの車輪配列を持っていました。 軽い荷物を高速で運ぶのに最適な構造だった。 4ストロークのターボディーゼルエンジンを搭載し、2300馬力の牽引力があります。
最高速度140km/hで走ることができたが、すべてのユニットがメンテナンスに問題を抱えていた。 このため、生産は中止され、エンジンはエクスプレスに使われることはなかった。 これらの機関車は今でも現役で、地元の通勤電車として使われています。
WDP3A
元々はWDP2と呼ばれていたアルコベースの機関車で、現代の空力的な形状を支えるシェルが全く異なっていた。 3100馬力の出力で160km/hのスピードを出すことができました。 しかし、インド鉄道が機関車用の放電加工技術を開発することになったため、2002年に生産を中止した。 これらは今でも現役で、トリバンドラム・ラジドハニで見かけることができます。
WDP 4
EMD GT46PACとして輸入されたこのV16 2ストローク・ターボ・ディーゼル・エンジンは、最高出力4,000ps、最高速度160km/hを発揮した。 2002年から2011年にかけて、102台が生産されました。 ホイール配列はBo1-Bo。 これらのユニットは、米国EMD社がインド鉄道のために特別に製作したものです。 中にはEMD社から直接輸入して、ここで組み立てたものもある。 その後、DLWはインドでのユニット開発を開始した。
マイクロプロセッサーによる制御システム、単位燃料噴射、自己診断システムを搭載していました。 この機関車は、アルコのオリジナルモデルよりも何年も先を行く最高の技術をもたらし、インドのディーゼル機関車の未来を担うものとなった。 このエンジンには、シングルキャビンとBo1-1Boの車輪配置という欠点があるが、前者はLHFモードでの視認性に問題があり、後者は28tという低い牽引力につながっている。
トラクティブ・エフォートの低さがホイール・スリップの原因となり、それがWDP4Bの開発の原因となった。
WDP4B
この機関車は、ベースとなったモデルであるWDG4と同じ機能と動作を持っています。 その開発は2010年に始まり、今も続いています。 この機関車は4500馬力のポーリングパワーを持ち、最高定格速度は130km/hです。 6軸すべてに6個のトラクション・モーターを搭載したCo-Coホイール・アレンジメントです。 したがって、車軸荷重が20.2tの場合、トラクティブ・エフォートは40tとなります。 この機関車は、大きな窓と空力的に優れたキャビンの前面を備えています。
WDP4D
WDP4Bモデルでは、LHFモードで運用した際の低視認性の問題にはまだ対応できていませんでした。 そのため、インド鉄道はEMDにキャビンを改造して追加しなければならなかった。 DはDual Cabの略です。 キャブを増設することで、機関車の操作性が向上し、運転手やパイロットがより快適に、より速く、より安全に運転できるようになります。 この機関車は4500馬力で900回転し、時速135キロのスピードを出すことができる非常にパワフルな機関車です。
WDG 1
WDG1は、貨物用に開発されたエンジンのプロトタイプと推測されています。 現在、インド鉄道にはWDG1に分類されるエンジンはありません。
WDG3A
WDG2と呼ばれていたこの機関車は、V16 4ストロークターボエンジンを搭載した最初の成功を収めた貨物機関車である。 牽引力は3100馬力、最高速度は100km/h。 EDM2の後に開発された2つのエンジン、WDM3AとWDP3aの従兄弟と考えられており、WDM3Aに比べて37.9tと高い牽引力を持っています。
現在までに、インドで貨物列車に使用されている最も一般的な機関車のエンジンです。 セメント、穀物、石炭、石油製品など、さまざまな重量物の駆動に使用されています。 このエンジンは、Pune、Guntakal、Kazipet、Vizag、Gootyあたりで見つけることができます。
WDG3B
WDG3Aの後、インド国鉄はより良い出力の機関車を作ろうとした。 WDG3Bは実験的に開発されたものだが、現存するものはない。 このモデルについては、仕様や情報は確認されていません。
WDG3C
これも成功したとは言えない実験だった。 生産された1台は、現在Gootyに収容されています。 このユニットは現在も使用されていますが、WDG3Cには分類されていません。
WDG3D
この機関車もまた、成功しなかった実験の1つである。 1台だけ生産されたユニットは、約3400馬力の出力を発揮した。 マイクロプロセッサーによる制御システムなど、好ましい仕様が盛り込まれていた。
WDG 4
40年にわたる実験の後、米国EMD社から数台の輸入を経て、インドでWDG4が生産された。 この巨大なデザインの機関車を支えたのは、53tの牽引力と21tの車軸荷重。 4500馬力のパワーに加え、自己診断機能、トラクションコントロール、レーダー、オートパイロット、自動サンディングなど様々な最新技術を搭載した機関車です。 1キロあたりの軽油使用量が4リットルという、コストとエネルギー効率に優れた貨物用エンジンです。
WDG4D
WDG4の改良型で、完全にインドで開発され、V16 2ストロークターボディーゼルエンジンを搭載し、4500出力/900rpmを発揮します。 この機関車は「Vijay」と名付けられ、インド初のデュアルキャブの貨物機関車です。 この機関車は、パイロットの快適性を考慮して設計されており、IGBTによる完全なコンピュータ制御など、トップクラスの技術を備えています。
WDG 5
Bheem」と名付けられたこの機関車は、RDSOとEMDの共同開発によるものです。 このV20型2ストロークエンジンは、900rpmで5500psの出力を発揮します。 また、この機関車にはすべての新しい機能と技術が搭載されています。 しかし、このエンジンはLHFシステムの評判が悪い。
マイクロテックス社製ディーゼル機関車用スターターバッテリー
マイクロテックスでは、ディーゼル機関車用スターターバッテリーを幅広く取り扱っています。 機関車の過酷な使用環境にも耐えうるタフな作りです。 銅製インサートを使用した頑丈なバスバー接続で、3500アンペアを超えるクランキング電流に耐えることができます。 硬質ゴム製の容器や、PPCPセルを超強力なFRP製の電池容器に収納したものなどがあります。
機関車スターター用の標準的な製品です。
- 8V 195Ah
- 8V 290Ah
- 8V 350Ah
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