Diesellok Motoren: MTU Online

Bahn
Neue Diesellok Siemens Vectron DE mit MTU-Antriebssystem für die Emissionsstufe EU IIIB
Wer:
Siemens AG, deutscher Schienenfahrzeughersteller
Was:EU IIIB-zertifizierter Dieselmotor des Typs 16V 4000 R84
für den Antrieb der neuen Diesellokomotive Vectron DE
Warum: Kompakter, leistungsfähiger und zuverlässiger Antrieb
Wo:
München, Deutschland
Europa
Mit dem Vectron hat Siemens ein neues Lokprodukt für Europa entwickelt, das mit verschiedenen Leistungsklassen sowohl im
Güterzug- als auch im Reisezugverkehr eingesetzt werden kann. Das Konzept beinhaltet
elektrische Varianten für bis zu vier verschiedene Spannungssysteme und eine dieselelektrische Variante, den Vectron DE. Das
Fahrzeugkonzept der Diesellok basiert auf
der bewährten Siemens Eurorunner Lokomotive. Herzstück des Vectron DE ist ein MTUMotor der Baureihe 4000, der die europäischen
Emissionsvorschriften der Stufe EU IIIB für
Bahnantriebe erfüllt.
München, Deutschland — Der Vectron wurde auf
der Bahnfachmesse Innotrans in Berlin im Jahr
2010 erstmals vorgestellt. Die neue Produktfamilie wurde unabhängig von Kundenaufträgen an
den heutigen und zukünftigen Anforderungen und
Verkehrsaufgaben in Europa konzipiert und entwickelt. Mit eingeflossen sind die Erfahrungen von
über 1.600 Siemens-Lokomotiven der Typen Eurosprinter und Eurorunner, die auf der Schiene im
Einsatz sind. „Entwicklungsziel war eine Lok, die
die Traktionsaufgabe effizient und kostengünstig
löst. Sie soll zukunfts-, investitionssicher und
umweltfreundlich sowie einfach nach- und umzurüsten sein“, erläutert Ulrich Fösel, Leiter des
Produktportfoliomanagments Lokomotiven bei
Siemens. Der vierachsige Vectron ist sowohl für
den Gütertransport als auch für den Regionalverkehr und den schnellen Reiseverkehr ausgelegt.
Hierfür stehen elektrische und dieselelektrische
Varianten in unterschiedlichen Leistungs- und
Geschwindigkeitsklassen zur Verfügung. Den
elektrischen Vectron gibt es als Mehrsystem-Lok
(MS) für alle europäischen Spannungssysteme,
als Wechselstromlok (AC) und Gleichstrom-
Christian Thoma, Vectron-Plattform-Projektleiter bei Siemens AG
„Wir haben uns für ein bewährtes Einmotorensystem
aus dem Hause MTU entschieden — wie auch schon
beim Vorgänger des Vectron DE, dem Eurorunner, der
mit einem Motor des Typs 16V 4000 fährt.“
Deutschland
lok (DC) mit einer Leistung von bis zu 6,4 MW und
einer Höchstgeschwindigkeit von bis zu 200 km/h.
Den diesel-elektrischen Vectron DE gibt es mit
einer Leistung 2,4 MW und einer Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h. Er ist eine Weiterentwicklung des Eurorunner, von dem aktuell
über 220 Exemplare im Einsatz sind, 100 davon
bei der Österreichischen Bundesbahn ÖBB. Das
bewährte Drehgestell des Eurorunner zum Beispiel wurde für den Vectron DE weiterentwickelt.
Modularer Aufbau: Basisvariante mit
optionalen Paketen
Ein wesentliches Merkmal der Lokomotive ist ihr
modularer Aufbau. Der Kunde kann zwischen
einer Basisvariante und einem breiten Spektrum
an optionalen Ausstattungen wählen. Dank des
hohen Gleichteilgrads lässt sich die gesamte
Lokfamilie einheitlich bedienen und steuern —
und garantiert so optimierte Lebenszykluskosten.
Herzstück der Siemens Vectron DE ist ein MTU-Motor der Baureihe
4000, der die europäischen Emissionsvorschriften der Stufe EU IIIB
für Bahnantriebe erfüllt.
(Im Bild: MTU 12V 4000 RX4)
Auch nachträgliche Aufrüstungen wie zusätzliche
Zugsicherungssysteme oder weitere Abgasnachbehandlungssysteme bei der Diesellok sind möglich.
Zudem können die Zugmaschinen für den grenzüberschreitenden Einsatz in Europa nach einem Bau
kasten-Prinzip auf- oder umgerüstet werden. Die
Fahrzeuge lassen sich so schnell und kostengünstig an sich verändernde Marktbedingungen, Einsatzgebiete und gesetzliche Vorschriften anpassen,
was dem Kunden ein hohes Maß an Zukunfts- und
Investitionssicherheit gibt.
Alle Vectron sind untereinander und mit jeden
modernen Lokomotiven von Siemens mehrfachtraktionsfähig.
stellte Siemens alternative Antriebskonzepte wie
Mehrmotorensysteme auf den Prüfstand. Bei den
Untersuchungen erwies sich das Konzept mit
einem Großdieselmotor als verbrauchsgünstiger
und in Summe für den Endkunden kostengünstiger. „Letztlich haben wir uns wegen des niedrigeren Kraftstoffverbrauches für ein bewährtes
Einmotorensystem aus dem Hause MTU entschieden — wie auch schon beim Vorgänger des Vectron DE, dem Eurorunner, der mit einem Motor des
Typs 16V 4000 R41 ausgestattet ist. Schließlich
sind die Ausgaben für Kraftstoff der maßgebende
Treiber bei den Lebenszykluskosten einer Diesellokomotive!“, erläutert Christian Thoma, VectronPlattform-Projektleiter bei Siemens AG.
Vectron DE: Moderne Diesellokomotive mit
hohem Kundenutzen
Den Vectron DE gibt es mit einer Leistung von
2,4 MW. Der Kraftstofftank fasst 4.000 Liter, optional sind auch 5.000 Liter möglich. Die Lokomotive wiegt je nach Ausstattung zwischen 81 und 88
Tonnen und ist mit 19,98 Metern etwas länger als
der Eurorunner. Die Anfahrzugkraft liegt bei
275 kN, die Höchstgeschwindigkeit bei 160 km/h.
EU IIIB-Motor als Herzstück des Vectron DE
Herzstück des Vectron DE ist ein Motor der neuesten Generation der MTU-Erfolgsbaureihe 4000.
Motoren dieser Baureihe sind seit dem Jahr 1996
weltweit in über 2.000 Strecken- und Rangierlokomotiven erfolgreich im Einsatz. Im Vectron DE
sorgt ein Motor des Typs 16V 4000 R84 mit
2.400 kW für die nötige Leistung. Dabei unterschreitet er die seit dem Jahr 2012 geltenden
europäischen Emissionsvorschriften der Stufe EU
Auch bei der Entwicklung der diesel-elektrischen IIIB für Bahnantriebe deutlich. Bereits seit der
Vectron-Variante (Vectron DE) stand der Kunden- Innotrans 2010, wo die Motoren der neuesten
nutzen an oberster Stelle. Zudem musste SieGeneration Weltpremiere feierten, sind diese vom
mens zahlreiche neue, von der EU-Kommission Kraftfahrt-Bundesamt für diese Emissionsstufe
erlassene Spezifikationen (Technische Spezifikati- zertifiziert. Gegenüber der seit 2009 geltenden
onen Interoperabilität, TSI) berücksichtigen.
Stufe EU IIIA wurden die Grenzwerte für StickoWichtig bei der Konzeption einer neuen Lokomoti- xide (NOX) um 39 Prozent, für Partikel (PM) sogar
um 88 Prozent reduziert.
ve ist auch, dass sie neue, strengere Emissionsvorschriften erfüllt. Hierfür haben die verantwortlichen Siemens-Ingenieure zahlreiche realistische Kombinierte Schlüsseltechnologien für EU IIIB
Die Emissionsgrenzwerte der Stufe EU IIIB werFahrtverläufe unter Einhaltung von Fahrplänen
den durch eine Kombination aus innermotosowohl für den Reisezug- als auch den Güterzugverkehr simuliert. Hinsichtlich der Leistung ist rischen Maßnahmen und Abgasnachbehandlung
der Vectron für seine zukünftigen Traktionsaufga- eingehalten. Motorintern ist eine gekühlte Abgasrückführung Kerntechnologie, um die Stickoxidben bestens ausgelegt und verfügt über ausreiwerte zu reduzieren. Die hocheffiziente, zweichend Reserven, um auf die erforderliche
Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen. Zudem stufige Turboaufladung sorgt dafür, dass in allen
Einbau des MTU-Motors vom Typ 16V 4000 R84 im SiemensLokomotivenwerk in München-Allach.
Der Vectron wurde mit klassischem Maschinenraum-Layout
ausgeführt. Der Maschinenraum ist in drei separate Kammern
unterteilt. Das Powerpack, bestehend aus Motor und Generator,
ist in der mittleren Kammer zentral untergebracht. Es ist auf
dem Lokkasten elastisch gelagert.
9Kühlanlage
10Bremswiderstand
11Batterien
12 Kraftstofftank
13Zugsicherungsschrank
14 Zentrallüfter und Stromrichterkühler
15Vorwärm/Warmhaltegerät
16Hilfsbetriebegerüst
Betriebszuständen, zum Beispiel bei extremen
Temperaturen, großer Einsatzhöhe oder hohem
Abgasgegendruck, ausreichend Luft für eine effiziente und rußarme Verbrennung zur Verfügung
steht. Die Ventilsteuerung nach dem Miller-Verfahren trägt dazu bei, dass die Stickoxidemissionen gesenkt und zugleich der Kraftstoffverbrauch
verringert werden kann. Ein verbessertes Common-Rail-Einspritzsystem mit einem maximalen
Einspritzdruck von 2.200 bar sorgt für geringe
Rohemissionen von Partikeln und ermöglicht so
einen kompakten Partikelfilter. Dieser ist im vorhandenen Schalldämpferraum untergebracht, da
er auch die Funktion des Schalldämpfers übernimmt. Der Filter ist oberhalb des Motors ange-
MTU hat das Abgasrückführungssystem so in die Motorkonstruktion integriert, dass es nur relativ geringe Auswirkungen auf den Bauraum hat.
ordnet, wodurch weniger und kürzere Abgasleitungen verwendet werden können. Das Design
des Partikelfilters und die passive Regenerationsstrategie erfüllen die hohen Ansprüche der Kunden, die eine kompakte, betriebssichere und
effiziente Lösung erwarten. „Unsere Lokomotiven
müssen leistungsstark und gleichzeitig äußerst
zuverlässig und wartungsfreundlich sein. Das geht
nur mit einem Motor, der ebenfalls diese Kriterien
erfüllt — bei geringen Emissionen und kompakter
Bauweise“, so Herr Thoma.
einen emissionszertifizierten Dieselmotorbetrieb
sicherzustellen. Zusätzlich besitzt das Modul ein
Interface mit dem Führerpult, über das verschiedene Signale wie Motorstart und -stopp, Motordrehzahl, Schmieröldruck oder Kühlmitteltemperatur bereitgestellt und dem Lokführer am
Display dargestellt werden. Bei auftretenden
Fehlern alarmiert PAU Engine den Lokführer
durch Gelb- und Rotalarm-Signale.
Maschinenraumlayout
Der Maschinenraum ist in drei separate Kammern
Trotz der drastischen Senkung von Stickoxid- und unterteilt. Das Powermodul, bestehend aus Motor
Partikelemissionen konnte auch der Kraftstoffver- und Generator, ist in der mittleren Kammer zentral
brauch und damit die CO2-Emissionen der künfti- untergebracht. Es ist gegenüber dem Lokkasten
gen Motoren nochmals reduziert werden.
elastisch auf Schwingungsdämpfern gelagert. Die
Motorkammer ist besonders schallisoliert, was
Motorregler und Anbindung an Lokdie Lärmemissionen deutlich reduziert. Die zwei
Steuerungen
breiten geraden Seitengänge gewährleisten einen
Der Bahnmotor ist mit dem elektronischen MTU- wartungsfreundlichen Zugang.
Motorregler Engine Control Unit (ECU) mit integriertem Motormanagement ausgestattet. Die ECU Zulassungsverfahren
überwacht den Motor und steuert Startablauf und Während elektrische Vectron-Lokomotiven beDrehzahlregelung. Zusätzlich verfügt die ECU
reits auf europäischen Schienen unterwegs sind,
über ein Motorsicherheitssystem. Das zentrale
befindet sich der Vectron DE noch im ZulassungsBindeglied zwischen der Loksteuerung und der
prozess. Die lauftechnischen Zulassungsfahrten
Motorsteuerung ist das MTU-Automationsmodul sind bereits abgeschlossen, die erforderlichen
Power Automation Unit Engine (PAU Engine).
Typ- und Zulassungsfahrten erfolgen in einem
Ebenso übernimmt PAU Engine das komplexe
Prüfzentrum von Siemens. Die Deutschland
Kühlanlagen-Management der Lokomotive, um
zulassung wird Anfang 2014 erwartet.
MTU Friedrichshafen GmbH
A Rolls-Royce Power Systems Company
www.mtu-online.com
MTU ist eine Marke der Rolls-Royce Power Systems AG. Schnell
laufende MTU-Motoren und Antriebssysteme sind in Schiffen,
Schienenfahrzeugen, Landwirtschafts-, Industrie- und Bergbaufahrzeugen, militärischen Fahrzeugen, in Energiesystemen und in der
Öl- und Gasindustrie im Einsatz. Das Portfolio umfasst Dieselmotoren mit einer Leistung bis 10.000 Kilowatt (kW), Gasmotoren bis
2.150 kW und Gasturbinen bis 35.320 kW. Für die Steuerung und
Überwachung der Motoren und Antriebsanlagen entwickelt und
produziert das Unternehmen maßgeschneiderte Elektroniksysteme.
3082582
Februar 2013
Bildnachweis: Seite 1, Siemens AG. Seite 2, Seite 3 unten, MTU. Seite 3 oben: Siemens AG.
1Druckluftausrüstung
2Hauptluftbehälter
3Stromrichter
4 ZEV-Container (optional)
5Generator
6 Verbrennungsluftfilter
7 Partikelfilter
8Dieselmotor

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