「アドバンテージ」ワブテック：絶え間ないイノベーションがエボリューションシリーズのエンジンを未来へと駆り立てる
新しい EVO Advantage は、世界をリードする大型機関車エンジンプラットフォームを再考し続け、燃料効率と性能をさらに高めています
今年は、鉄道業界とワブテックの歴史の両方において、2つの画期的な記念日を迎えます。
- ワブテックエボリューションシリーズエンジン（別名「EVO」）の20周年を迎えます。このエンジンは、現在世界中で使用されている10,000台以上の機関車に搭載され、今でも業界で最も売れている機関車の1つです。
- ワブテックのEVO Tier-4機関車の10周年。トレインズ誌は、この機関車を「クラスI鉄道で圧倒的に支配的な新しい道路電力」と呼んでおり、現在約1,200ユニットが稼働しています。
エボリューションシリーズはすべてを変えたエンジンだと言っても過言ではありません。これにより、ワブテックは1990年代半ばに貨物機関車製造のトップに躍り出ました。厳しい排出ガス基準、顧客の信頼性要求、コスト削減につながる燃料効率への巧みな対応により、北米のクラスI航空会社と国際航空会社の間でトップの選択肢となりました。
しかし、それはまた別のことでもありました。会社の性格、つまりワブテックの「カチカチ音をたてる」方法について何かを明らかにしたのです。
Wabtecのエンジンおよび電力ソリューション担当副社長であるジム・ギャンブルは、次のように回想しています。「お客様がEPAのTier 2排出基準を満たし、将来の変化に合わせてさらに進化できるように支援するために、2005年にEvolution Seriesエンジンを発売しました。「他の機関車メーカーは、新しいコンプライアンス要件を「確認」するために段階的な修正を行いましたが、私たちは、何が可能かをより徹底的に再考することが、お客様にとって最善のサービスを提供できると考えていました。私たちの「解決策」は、将来のニーズに適応するのに十分な柔軟性も提供する革新的なパフォーマンス機能を搭載した、まったく新しいエンジンアーキテクチャでした。
「リスクがないわけではなく、大胆な動きでしたが、最終的には市場から歓迎され、報われました。この動きは今日まで続いています。」
10,000台を超える機関車が登場し、その数は増え続けていますが、WabtecのEVOエンジンプラットフォームへの賭けは、リスクに見合う価値があることが証明されました。そして、そのエンジンアーキテクチャは、ティア4コンプライアンスの進歩や二重燃料/代替燃料の使用から、燃費を向上させる画期的なeTurboテクノロジーを特徴とするEVO Advantageのような新しいエンジンのアップグレードまで、今でも業界最大のイノベーションがいくつか行われているプラットフォームです。
したがって、記念日は過去を正当に記念するものですが、ワブテックがEVOのデュアルアニバーサリーの機会を利用して、このゲームを変えるエンジンの未来を紹介するのはふさわしいことです。
ひねりを加えた排出ガス主導のイノベーション
2000 年代初頭に導入された新しい EPA 排出ガス規制への対応は、機関車メーカーにとって課題となりました。ほとんどのメーカーは、現在の製品のレンズを通してソリューションを検討し、許容できる結果が得られるように冷却の追加などの調整を行いました。このアプローチは功を奏して排出量を適切に削減しましたが、その代償として燃料効率が低下しました。
ワブテックは別の道を歩み、チェックボックスにチェックを入れて、問題から抜け出す方法を「調整」することを拒否しました。代わりに、1950年代に開発された自社のFDLエンジンに注目し、完全な刷新の機会を見出しました。これは、排出量の削減だけでなく、パフォーマンスの向上にもつながる革新の傑作です。うまく行えば、ワブテックは、排出量を削減し、変化するコンプライアンス基準に適応し、燃費を向上させ、将来のイノベーションの基盤となる21世紀のエンジンを開発できるでしょう。
エボリューションズシリーズのエンジンが誕生しました。
Wabtecのエンジニアリング担当副社長であるAlan Hamilton氏は次のように述べています。「競合他社は、新しい排出ガス規制の解決策をエンジンの問題と見なしていました。彼らは既存のエンジンをいじり、規制に準拠するように調整を解除しました。「問題は、それが燃費の低下につながったことでした。Wabtecのエンジニアは、まったく異なるアプローチを取りました。彼らはエンジンを機関車の「発電所」として再考し、燃料効率を高めながら排出ガスを削減する方法を見つけました。これは真のブレークスルーです。」
この革新により、EVO エンジンが鉄道業界に導入されました。Wabtecのエンジニアは、エンジンに燃料を供給する新しい方法をテストし、最終的に燃料噴射をより正確に制御できる高圧コモンレールシステムにたどり着きました。このようにエンジン設計全体を想像力豊かで実践的に改善したことで、ワブテックは顧客のコンプライアンスニーズに応えるだけでなく、鉄道業界の主要なコスト要因である新たな燃費効率という形で新たな価値を付加することができました。
そして、より厳しいコンプライアンス基準が止まらなかったように、ワブテックのエンジニアの創造性も止まりませんでした。粒子状物質とNOxの大幅な削減が求められるティア4の排出基準が表面化したとき、他の機関車メーカーはデフォルトで「後処理」ソリューションを採用し、高価で扱いにくい尿素ベースの触媒をエンジンミックスに導入しました。
ワブテックではありません。同社のエンジニアは後処理アプローチを模索していましたが、システムエンジニアリングのアプローチに限界を押し広げ、コストのかかる後処理への依存から抜け出し、エボリューションシリーズのティア4機関車によってクラス1鉄道の中心となる方法を革新しました。Wabtecのエンジニアにとっては、Tier 4コンプライアンスがきっかけでしたが、パフォーマンスと価値の創造は依然として目標でした。
EVO Tier 4エンジンは、EPAが規定するNOx排出量の 76% 削減と粒子状物質排出量の 70% 削減を首尾よく達成し、今後も達成し続けています。そのため、現在、約1,200台のワブテックのティア4機関車が鉄道に乗っていますが、最も近い競合他社はその10分の1を占めています。
ワブテックのお客様にとっての新たな「強み」は、EVOアドバンテージです。
ワブテックのEVO Tier 3およびTier 4機関車の成功は素晴らしいものですが、それでも成功し続けている理由の1つは、ワブテックがその仕事は決して終わらないことを知っているからです。ワブテックのエンジニアは、世界中の顧客にできる限りのアドバンテージを提供することを目指して、常により多くのことを目指しています。
御社のエンジンがすでに業界で最もクリーンで、最も燃料効率が良く、信頼性の高いものになっているのに、他に何ができるでしょうか？もちろん、もう少しイノベーションを起こしてください。
それこそまさに、ワブテックがEVOアドバンテージで再び成し遂げてきたことです。世界中のFDLエンジンの寿命と性能を延ばしたエンジン近代化パッケージであるFDLアドバンテージの成功の足跡をたどり、EVOシリーズのティア3およびティア4機関車向けのEVOアドバンテージパッケージは、一部の人が考えもしなかったことを実現します。つまり、最大 7% のさらなる燃料節約を実現します。
この効率向上の中心は、ワブテックのeTurboテクノロジーにあります。Tier 3 と Tier 4 の機関車では構成が若干異なりますが、コンセプトはほぼ同じです。ワブテックは、エンジンの排気ガスから廃エネルギーを回収する発電機をオルタネーターに完全に組み込んでいます。オルタネーターはそのエネルギーを使って機関車の6つのトラクションモーターのうちの1つに電力を供給し、エンジンの負荷を軽減して燃料効率を高めます。
そして、Wabtecの典型的なやり方では、この「ドロップイン」ソリューションは機関車の利用可能なスペースの狭い範囲にエレガントに収まります。また、コンポーネントレベルでのブレークスルーがぎっしり詰まっています。
たとえば、スペースが限られているため、ワブテックのエンジニアは、ターボチャージャーオルタネーター内のローターマグネットを保持するためのカーボンファイバースリーブを設計しました。チタンなど他のスリーブ材質はカーボンファイバーの5倍の厚みがあり、この設計では許容される梱包スペースから外れることになります。最終的には、オルタネーターがターボチャージャー内の空いているスペースに収まるように、カーボンファイバーが使用されました。
さらに詳しく見てみると、eTurbo内のカーボンファイバーストランド（それ自体の直径は人間の髪の毛の10倍の細さ）を端から端まで端から端まで並べると、出来上がったストランドの長さは15マイルになります。
しかし、この15マイルに及ぶイノベーションは、それが燃料効率の向上に役立つことに比べれば取るに足らないものです。燃料効率が最大 7% 向上すれば、EVO 機関車は走行距離が 100 万マイル増加するごとに、さらに 70,000 マイル走行できます。（注：「2025年7月現在、運用中のエボリューションシリーズのティア4機関車は、合計で5億マイルを超え、合計で約10,000年の走行時間を記録しています。」出典:鉄道時代)。
Tier 3 および Tier 4 の EVO アドバンテージシステムには、eTurbo およびターボオルタネーター、システム統合とパッケージング、機関車用ソフトウェア/エンジン制御ソフトウェア、パワーエレクトロニクスハードウェアなど、広範なフィールドテストが行われています。
目的を持ったイノベーション
ワブテックがEVOエンジンの習熟20周年、EVOティア4での10年の勝利を祝う中、ワブテックは目的を持って革新する方法を知っていることは明らかです。
「大型貨物輸送で最高の機関車を製造し、継続的に改良するには、優れた技術と無限の想像力が必要です」とギャンブルは結論付けています。「お客様には、WabtecがEvolution Series機関車によって成し遂げた大きな革命的飛躍を高く評価しています。これは本当に祝う価値のある記念日ですが、過去の業績に甘んじることはできません。私たちの目的地、そしてお客様の目的地は、この先にあります。そして、私たちのイノベーションは、規模の大小を問わず、私たち全員がより安全に、効率的に、そして確実にそこにたどり着くことを確実にするでしょう。」