De grote motor die geschiedenis kon, deed en blijft schrijven
De dieselelektrische locomotief wordt 100 jaar oud, een eeuw van innovatie en prestaties
Introductie
Op 23 oktober 1925, toen de allereerste dieselelektrische locomotief van de lijn rolde op weg naar de Central Railroad of New Jersey (CNJ), was duidelijk wat de beoogde rol was op de „werf”, maar zijn lot als nieuw type motor niet.
Steam was koning — en dat was al 100 jaar zo.
De gedachte dat de dieselelektrische motor, ontwikkeld door General Electric in samenwerking met Ingersoll-Rand en de American Locomotive Company, niet alleen de stoomlocomotief zou verdringen, maar ook zijn eigen 100 jaar dominantie zou inluiden, werd waarschijnlijk niet verwacht.
Behalve misschien door Thomas Edison.
Edison had al in de jaren 1860 gevoeld dat elektriciteit mogelijkheden bood waar stoom alleen maar van kon dromen en begon zijn pionierswerk op het gebied van volledig elektrische treinen later in Menlo Park, NJ, in 1880. Maar pas met de opkomst van Nicolaus Otto's interne verbrandingsmotor (ICE; uitgevonden in 1876) als industriële toepassing in de late 19e en vroege 20e eeuw — een motor die de automobiel-, luchtvaart- en scheepvaartindustrie transformeerde — ontstond het idee om een ICE en een elektrisch voortstuwingssysteem in een locomotief te combineren.
De timing had niet meer toevallig kunnen zijn. Steam had een probleem. In feite waren er veel. Het was afhankelijk van steenkool, waardoor het fundamenteel vuil werd. Er was mankracht nodig om het van de tender in de vuurkist van de locomotief te scheppen. En de enige manier om stoomtreinen sneller te maken, was door steeds grotere locomotieven te bouwen, die op hun beurt werden beperkt door de spoorweginfrastructuur, omdat het hele systeem, niet alleen de ketel, gedwongen werd te groeien.
En zelfs dat was niet genoeg. In het taalgebruik van onze huidige eeuw had Steam „schaalbaarheidsproblemen”.
Er was ook een imagoprobleem. De rook en roetoprispingen van kolengestookte stoommachines hadden publieke aandacht gekregen en hadden geleid tot lokale voorschriften om dergelijke vervuiling binnen de stadsgrenzen te beteugelen.
Een ander soort paardenkracht
„Dit alles — de vervuiling, de veiligheidsproblemen, het onvermogen om naar hogere snelheden te schalen en economisch langere afstanden af te leggen — leidde tot een verschuiving van stoom”, legt Kris Hoellen, uitvoerend directeur van het B&O Spoorwegmuseum, uit. „De meeste steden hadden toen verordeningen die stoommachines verbood om op eigen kracht hun jurisdictie binnen te komen. Dat was het geval hier in Baltimore, waar de B&O Railroad paarden uitzond om elkaar te ontmoeten en stoomtreinen naar binnen te brengen. In feite had B&O juist daarvoor een grote stal.”
Paarden?! Edison zag een kans voor een stapsgewijze verbetering, en in 1925 sprongen General Electric en zijn partners erop in. De diesel-elektrische motor was geboren.
„Edison was altijd al van plan geweest om de spoorwegen een schoner en goedkoper alternatief te bieden voor stoom”, zegt Steve Gerbracht, directeur Locomotive Architecture and Concept Development bij Wabtec. „Naarmate het industriële gebruik van interne verbrandingsmotoren toenam, ging bij GE letterlijk de lamp aan, zodat de locomotief, onafhankelijk van bovenleidingen en derde rails, zijn eigen energiecentrale kon huisvesten. Vervolgens kan door het gebruik van een dynamo de mechanische energie die door de ICE wordt opgewekt — in dit geval een dieselmotor — worden omgezet in elektrische energie die de tractiemotoren op de wielen van de trein zou kunnen aandrijven.
„Deze combinatie van de verbrandingsmotor met Edisons arsenaal aan elektrische componenten en voortstuwingsapparatuur heeft de geschiedenis van de locomotieven letterlijk veranderd.”
Van een bescheiden begin
De dieselelektrische locomotief CNJ 1000, ook bekend als de „GE Demonstrator #9681”, was niet van de ene op de andere dag een sensatie, maar klaarde de klus wel — en deed dat efficiënter dan zijn voorgangers met stoom.
De locomotief deed dienst in de Bronx-terminal, vlakbij de haven van New York, waar hij korteafstandstaken uitvoerde, zoals het afbreken en assembleren van goederentreinen, het verplaatsen van auto's naar verschillende sporen en het aan- of loskoppelen van auto's voor andere diensten, en dat alles terwijl hij een reputatie opbouwde op het gebied van wendbaarheid en kosteneffectieve bediening.
Andere spoorwegen hebben dit opgemerkt.
De spoorwegen in het hele land wilden deze nieuwe technologie graag onderzoeken en bestelden al snel meer van deze „Box Cab Switcher” -eenheden en andere experimentele locomotieven. Het tij keerde langzaam. Toen kwam de Tweede Wereldoorlog en de verhoogde efficiëntie, flexibiliteit en lagere bedrijfskosten van dieselelektrische modellen bleken onweerstaanbaar. De teerling was geworpen — het dieselelektrische tijdperk was begonnen.
De diesel-elektrische eeuw is gebaseerd op continue verbetering
„Als 1925 het 'aha-moment' is om de ICE te verenigen met een elektrisch aandrijfsysteem, hebben de afgelopen 100 jaar gestaan in het teken van het optimaliseren van dat pakket voor betere prestaties, d.w.z. lagere emissies en hogere tractie, paardenkracht, betrouwbaarheid en brandstofefficiëntie”, aldus Bob Bremmer, Group Vice President of Product Development, Wabtec. „Het succes van dit optimalisatietraject, dat Wabtec vaak heeft geleid, is een belangrijke reden waarom de industrie dit 100-jarig bestaan viert.”
Hoewel de lijst van innovaties die de dieselelektrische locomotief van „switcher” -functie in de Bronx naar de wereldwijde gigant voor zwaar vervoer hebben voortgestuwd, te lang is geworden om hier op te sommen, heeft Wabtec een sleutelrol gespeeld in de meest transformerende mijlpalen. Hiertoe behoren onder meer het baanbrekend AC-tractiesysteem, dat de trekkracht met 60% verhoogde ten opzichte van oudere gelijkstroomsystemen; de ontwikkeling van motoren van 4.500-6.000 pk (de originele CNJ 1000 was 300 pk); en digitale verbeteringen in de besturing van locomotieven die het paradigma van alles hebben veranderd, van reisoptimalisatie tot diagnose en ondersteuning op afstand.
„Wat me nog steeds verbaast,” vertelt Bremmer, „is dat hoe groot of klein de doorbraak die we hebben bereikt om meer prestaties uit onze locomotieven te halen, we nog steeds innoveren op het dieselelektrische platform dat 100 jaar geleden werd opgericht.
„Over uithoudingsvermogen gesproken!”
Een levende erfenis: vooruitkijken, terugkijken
Tegelijkertijd valt niet te ontkennen dat na 100 jaar continue — soms verbluffende, soms incrementele — verbeteringen aan de dieselelektrische locomotief, de prestatiecurve aan het afvlakken is. Ja, de diesel-elektrische motor is nog steeds koning, en Wabtec staat nog steeds synoniem voor nog beter laten draaien (voor nieuw bewijs, zie EVO Advantage), maar Bremmer voelt dat er veranderingen op komst zijn.
„Ik denk niet dat het toeval is dat het stoomtijdperk 100 jaar duurde en de daaropvolgende 100 jaar dieselelektrisch. In feite zijn de uitdagingen waarmee we vandaag in de spoorwegsector in 2025 worden geconfronteerd, vrij gelijkaardig aan die van 1925. Dieselelektrische motoren draaien heel, heel goed, maar er zal in de toekomst een overgang naar andere technologieën plaatsvinden. We zijn er nog niet helemaal, maar we staan aan het begin van een nieuw hoofdstuk, het volgende hoofdstuk, waarvan ik denk dat het net zo transformerend zal zijn voor de spoorwegsector als wat er in 1925 gebeurde.”
Maar welke veranderingen zich daarna ook voordoen in het spoor, de prestaties van de dieselelektrische motor kunnen niet overschat worden. De impact ervan was zo breed, zo transformerend.
„Ik denk dat de reden waarom de dieselelektrische locomotief voor een groot deel van de wereld de favoriete optie is gebleven, vandaag dezelfde is als toen hij in de eerste plaats aansloeg”, zegt Chris Jackson, hoofdredacteur van de Railway Gazette Group. „Je hebt dat compacte accupakket met de flexibiliteit om overal mee naartoe te nemen.
„Over het algemeen is gebleken dat de dieselelektrische locomotief efficiënter werkt dan elke andere vorm van spoortractie: hij kan grotere afstanden afleggen en vereist minder onderhoud, zodat hij uiteindelijk mensen en goederen efficiënter vervoert dan andere vervoerswijzen. En dat maakt het mogelijk meer economische activiteiten te doen, en dat op een efficiëntere manier. Uiteindelijk heeft dat geleid tot aanzienlijke sociale voordelen, bovenop de terugverdientijd voor de spoorwegen.”
Hoellen besluit: „Overal in de VS is er zo'n 144.000 kilometer goederenspoor. Soms ontmoet ik mensen en dan zeggen ze: 'Oh, ik neem de trein niet', en ik zal tegenspreken dat ze dat misschien niet doen, maar zowat al het andere dat ze aanraken en gebruiken doet dat wel. Spoorwegen faciliteren meer dan $2 miljard aan handel per dag in de VS
„En dit kwam allemaal echt door de diesel-elektrische motor.”
Opmerking: De CNJ 1000 is te zien in het B&O Railroad Museum in Baltimore, MD. Het museum is zeven dagen per week geopend van 10.00 tot 16.00 uur.
