'Voordeel' Wabtec: Niet aflatende innovatie stuwt motoren uit de Evolution-serie naar de toekomst
De nieuwe EVO Advantage blijft het toonaangevende motorplatform voor zware locomotieven ter wereld opnieuw vormgeven voor nog meer brandstofefficiëntie en betere prestaties
Dit jaar zijn er twee belangrijke jubilea in zowel de geschiedenis van de spoorwegindustrie als Wabtec:
- Het 20-jarig bestaan van de motor uit de Wabtec Evolution-serie (ook bekend als de „EVO”), die wereldwijd meer dan 10.000 locomotieven aandrijft die momenteel in gebruik zijn en nog steeds een van de bestsellers in de sector is.
- De 10-jarige verjaardag van de EVO Tier-4-locomotief van Wabtec, die volgens Trains Magazine „verreweg de dominante nieuwe wegaandrijving op de spoorwegen van klasse I” wordt genoemd, met bijna 1.200 eenheden die vandaag in gebruik zijn.
Het is niet overdreven om te zeggen dat de Evolution Series de motor is die alles heeft veranderd. Het katapulteerde Wabtec in het midden van de jaren negentig naar de koploper van de productie van goederenlocomotieven, waardoor het een topkeuze werd onder zowel Noord-Amerikaanse klasse I-vervoerders als internationale luchtvaartmaatschappijen vanwege de behendige afhandeling van strengere emissienormen, de betrouwbaarheidseisen van klanten en kostenbesparende brandstofefficiëntie.
Maar het deed ook iets anders: het onthulde iets over het karakter van het bedrijf, de manier waarop Wabtec „tikt”.
„We hebben de Evolution Series-motor in 2005 gelanceerd om onze klanten te helpen te voldoen aan de Tier 2-emissienormen van de EPA en hen beter te positioneren om mee te evolueren met toekomstige veranderingen”, herinnert Jim Gamble, Vice President, Engines and Power Solutions, Wabtec zich. „Terwijl andere locomotieffabrikanten incrementele aanpassingen hebben gedaan om de nieuwe conformiteitsvereiste 'af te vinken', waren wij van mening dat onze klanten het beste gediend zouden zijn als ze een grondiger nieuwe kijk zouden hebben op wat mogelijk is. Onze 'oplossing' was een gloednieuwe motorarchitectuur, boordevol innovatieve prestatiekenmerken die ook voldoende flexibiliteit zouden bieden om zich aan toekomstige behoeften aan te passen.
„Het was een moedige stap, niet zonder risico, maar wel een stap waarvoor de markt ons uiteindelijk heeft verwelkomd en beloond — iets wat ze tot op de dag van vandaag blijft doen.”
Meer dan 10.000 locomotieven later — en dat worden er steeds meer — is de weddenschap van Wabtec op het EVO-motorplatform het risico waard gebleken. En die motorarchitectuur is nog steeds het platform waarop enkele van de grootste innovaties in de sector worden doorgevoerd, van verbeteringen op het gebied van Tier 4-conformiteit en het gebruik van duelbrandstof/alternatieve brandstoffen tot nieuwe motorupgrades zoals de EVO Advantage met baanbrekende eTurbo-technologie om extra brandstofverbruik te verhogen.
Hoewel jubilea het verleden naar behoren herdenken, is het niet meer dan terecht dat Wabtec de gelegenheid van de dubbele verjaardag van de EVO aangrijpt om de toekomst van deze baanbrekende motor te laten zien.
Emissiegedreven innovatie met een twist
Het voldoen aan de nieuwe EPA-emissievoorschriften van de vroege jaren 2000 vormde een uitdaging voor locomotieffabrikanten. De meeste fabrikanten bekeken de oplossing door de lens van hun huidige aanbod en hebben aanpassingen gedaan, zoals extra koeling om een acceptabel resultaat te bereiken. Hoewel deze aanpak werkte, waarbij de emissies op de juiste manier werden verminderd, ging dit ten koste van de brandstofefficiëntie.
Wabtec sloeg een andere weg in en weigerde gewoon een vakje aan te vinken en zich „aan te passen” om het probleem op te lossen. In plaats daarvan keek het naar zijn FDL-motor, ontwikkeld in de jaren 50, en zag een kans voor een complete vernieuwing, een meesterzet van innovatie die niet alleen een oplossing zou zijn voor een vermindering van de emissies, maar ook voor een verbetering van de prestaties. Als het goed is gedaan, zou Wabtec een motor uit de 21e eeuw kunnen ontwikkelen die emissies zou verminderen, zich zou aanpassen aan veranderende nalevingsnormen, zou zorgen voor een lager brandstofverbruik en als basis zou dienen voor toekomstige innovatie.
De Evolutions Series-motor was geboren.
„Onze concurrenten zagen de oplossing voor de nieuwe emissievoorschriften als een motorprobleem; ze hebben aan hun bestaande motoren gesleuteld en deze ontstemd om ze aan de regels te laten voldoen”, zegt Alan Hamilton, VP Engineering bij Wabtec. „Het probleem was dat het resulteerde in een lager brandstofverbruik. De ingenieurs van Wabtec kozen voor een heel andere aanpak. Ze hebben de motor opnieuw ontworpen als een 'energiecentrale' voor de locomotief en manieren gevonden om de uitstoot te verminderen en tegelijkertijd het brandstofverbruik te verhogen — een echte doorbraak.”
Deze innovatie introduceerde de EVO-motor in de spoorwegindustrie. De ingenieurs van Wabtec hebben nieuwe manieren getest om brandstof aan de motor te leveren, en kwamen uiteindelijk terecht op een common-railsysteem onder hoge druk waardoor de brandstofinjectie nauwkeuriger kon worden geregeld. Fantasierijke en praktische verbeteringen in het algemene motorontwerp zoals deze hebben Wabtec niet alleen geholpen om aan de nalevingsbehoeften van zijn klanten te voldoen, maar ook om gaandeweg waarde toe te voegen in de vorm van hernieuwde brandstofefficiëntie, een belangrijke kostenpost in het spoor.
En net zoals de strengere nalevingsnormen niet ophielden, zo ook de creativiteit van de ingenieurs van Wabtec. Toen de emissienormen van niveau 4 opdoken, die een aanzienlijk grotere reductie van fijnstof en NOx vereisten, kozen andere locomotieffabrikanten standaard voor een „nabehandeling”, waarbij ze dure en onhandige katalysatoren op basis van ureum in hun motormix introduceerden.
Niet Wabtec. De ingenieurs hebben weliswaar nabehandelingsmethoden onderzocht, maar ze hebben de grenzen van hun systeemtechnische aanpak verlegd door zich een weg te banen uit de dure afhankelijkheid van nabehandelingen en met de Evolution Series Tier 4-locomotief naar de harten van klasse 1-spoorwegen te komen. Voor de ingenieurs van Wabtec was Tier 4-compliance een duwtje in de rug, maar prestaties en waardecreatie bleven het doel.
De EVO Tier 4-motor voldeed met succes aan de EPA's voorgeschreven reductie van 76% van de NOx-emissies en 70% vermindering van de uitstoot van fijnstof en 70%. Daarom rijden er tegenwoordig bijna 1.200 Wabtec Tier 4-locomotieven op de rails, terwijl de dichtstbijzijnde concurrent een tiende daarvan heeft.
Een nieuw 'voordeel' voor Wabtec-klanten: EVO Advantage
Hoewel het succes van de EVO Tier 3- en Tier 4-locomotieven van Wabtec uitstekend is, is een van de redenen waarom ze zo blijven, omdat Wabtec weet dat de klus nooit geklaard is. Om hun klanten over de hele wereld zoveel mogelijk voordelen te bieden, streven de ingenieurs van Wabtec altijd naar meer.
Als uw motoren al de schoonste, zuinigste en betrouwbaarste in de branche zijn, wat kunt u dan nog meer doen? Innoveer natuurlijk nog wat meer.
En dat is precies wat Wabtec — opnieuw — heeft gedaan met EVO Advantage. In de voetsporen van de succesvolle voorloper FDL Advantage, een motormoderniseringspakket dat de levensduur en prestaties van FDL-motoren over de hele wereld verlengde, doet het EVO Advantage-pakket voor locomotieven uit de EVO-serie Tier 3 en Tier 4 wat sommigen ondenkbaar vonden: het levert een extra brandstofbesparing op van maximaal 7%.
De kern van deze efficiëntieverhoging ligt in de eTurbo-technologie van Wabtec. Hoewel de configuraties voor Tier 3- en Tier 4-locomotieven enigszins verschillen, is het concept ongeveer hetzelfde: Wabtec heeft een generator volledig geïntegreerd in een dynamo die afvalenergie uit de uitlaatgassen van de motor haalt. De dynamo gebruikt die energie om een van de zes tractiemotoren van de locomotief aan te drijven, waardoor de motor wordt ontlast, waardoor het brandstofverbruik wordt verhoogd.
En op typische Wabtec-wijze past deze „drop-in” -oplossing elegant binnen de krappe begrenzingen van de beschikbare ruimte van de locomotief. Het zit ook boordevol doorbraken op componentenniveau.
Omdat er weinig ruimte is, hebben de ingenieurs van Wabtec bijvoorbeeld een behuizing van koolstofvezel ontworpen om rotormagneten in de dynamo van de turbocompressor vast te houden. Andere hoesmaterialen, zoals titanium, zijn 5x dikker dan koolstofvezel en zouden het ontwerp buiten de toegestane verpakkingsruimte hebben gedreven. Uiteindelijk werd koolstofvezel gebruikt om de dynamo in de beschikbare ruimte in de turbocompressor te laten passen.
Voor extra perspectief: als de koolstofvezelstrengen (die zelf een diameter hebben die 10x dunner is dan die van een mensenhaar) in de eTurbo van begin tot eind zouden worden gelegd, zou de resulterende streng 24 mijl lang zijn.
Toch is deze 24 kilometer aan innovatie niets vergeleken met de brandstofefficiëntie die ze helpt bevorderen. Met een tot 7% zuiniger brandstofverbruik kan een EVO-locomotief nog eens 70.000 mijl afleggen voor elke miljoen afgelegde kilometers. (Opmerking: „In juli 2025 hebben de in gebruik zijnde Evolution Series Tier 4-locomotieven samen meer dan 500 miljoen mijl en bijna 10.000 jaar gecombineerde looptijd verzameld.” Bron: Railway Age).
De Tier 3- en Tier 4 EVO Advantage-systemen, die uitgebreid in het veld worden getest, omvatten de eTurbo- en turbodynamo; systeemintegratie en -verpakking; locomotiefsoftware/motorbesturingssoftware; en hardware voor vermogenselektronica.
Innoveren met een doel
Nu Wabtec 20 jaar EVO Engine-beheersing en 10 jaar EVO Tier 4-triomfen viert, is het duidelijk dat het bedrijf weet hoe het doelgericht moet innoveren.
„Het bouwen van de beste locomotieven voor zwaar vrachtvervoer en deze voortdurend verbeteren vereist grote vaardigheid en eindeloze verbeeldingskracht”, besluit Gamble. „Klanten waarderen de grote revolutionaire sprong die Wabtec heeft gemaakt met de locomotief uit de Evolution-serie — en het is een jubileum dat echt de moeite waard is om te vieren — maar we kunnen niet rusten op prestaties uit het verleden. Onze bestemming, en die van onze klanten, ligt in het verschiet. En onze innovaties, groot en klein, zullen ervoor zorgen dat we er allemaal veiliger, efficiënter en betrouwbaarder komen.”