Nákladní vlakové motory využívají téměř výhradně naftu. První nadzemní nákladní dieselové lokomotivy byly uvedeny do provozu ve 30. letech 20. století a počet vlaků s dieselovým pohonem v USA překročil v roce 1940 hranici 1 000 – většinou pro osobní dopravu.
Podle posledních dostupných údajů amerického Úřadu pro statistiku dopravy (BTS) bylo na konci roku 2018 v USA v provozu něco přes 26 000 nákladních lokomotiv a 431 osobních železničních lokomotiv AMTRAK. Další státní dopravní agentury provozovaly regionální železniční dopravu poháněnou převážně dieselovými lokomotivami. S výjimkou několika osobních železničních tratí, které jsou elektrifikovány (severovýchodní koridor společnosti Amtrak a trať v Harrisburgu v Pensylvánii), je zbytek osobní železnice a veškerá nákladní železnice v USA poháněna naftou, přičemž v roce 2018 bylo spotřebováno 65 milionů galonů nafty.
Zatímco průměrný motor osobního automobilu má dnes přibližně 200 koní, motory lokomotiv obvykle začínají na desetinásobku této hodnoty. Provozovatelé vlaků se spoléhají na dieselový pohon v celé škále železničních pohonných aplikací:
- Nejmenší lokomotivní motory (do 2 000 koní) se používají ve výhybkářských provozech na nákladových nádražích k sestavování a rozpojování vlaků nebo se používají při krátkých jízdách malých vlaků.
- Nejmocnější lokomotivní motory (do 4 500 koňských sil) se používají především pro provoz nákladních vlaků na dlouhé vzdálenosti pěti amerických železnic I. třídy, provozovatelů krátkých tratí a lokomotiv osobní železnice AMTRAK.
Dieselové motory mají oproti jiným zdrojům pohonu lokomotiv značné ekonomické výhody. Kromě toho dieselové lokomotivy rychle zrychlují a jezdí vysokou rychlostí s minimálním poškozením kolejí. Fungují s podobnou účinností jako elektrické lokomotivy, ale nevyžadují kapitálové investice do rozvoden a elektrických rozvodných sítí.
Předpisy a normy
Průmysl dieselových motorů a železniční výrobci nadále investují prostředky a činí kroky k výrobě co nejčistší vlakové technologie. Technologie dieselových motorů v železničních lokomotivách v posledních letech výrazně pokročila. Palivová účinnost se od roku 1980 zvýšila o 61 %.
V roce 2004 vydala americká Agentura pro ochranu životního prostředí (EPA) konečnou verzi pravidel pro nesilniční dieselové motory, která budou vyžadovat, aby vlakové motory splňovaly přísné normy kvality ovzduší. V rámci této normy budou vlaky povinny používat naftu s nízkým obsahem síry, která snižuje emise síry o 99 procent. Tato zlepšení v oblasti paliva přinesou okamžitý a významný přínos pro životní prostředí a veřejné zdraví.
Současně budou normy pro čistou železniční dopravu vyžadovat také používání pokročilých technologií pro kontrolu emisí, podobných těm, které jsou již zavedeny pro těžké nákladní automobily a autobusy s dieselovými motory. Dostupnost čistého nesilničního dieselového paliva znamená, že pokročilé technologie regulace emisí čistých dieselových motorů sníží emise NOx a PM u nových železničních motorů o 90 %.
Dnes je transformace na téměř nulové emise u lokomotivních motorů pro každé použití dokončena, přičemž nové motory vyrobené počínaje rokem 2015 nyní dosahují emisních předpisů U.S. EPA Tier 4 jak pro pevné částice, tak pro oxidy dusíku. Výměna jedné starší výhybkové lokomotivy za nový dieselový motor s téměř nulovými emisemi úrovně Tier 4 může přinést stejný přínos pro snížení emisí, jako kdyby se na rok vyřadilo ze silničního provozu 8 000 automobilů.
Pokročilá železniční technologie přináší výhody pro čisté ovzduší a klima
Ačkoli nová dieselová řešení s téměř nulovými emisemi úrovně Tier 4 pro osobní a nákladní železnici jsou zde, jejich zavedení do vozového parku lokomotiv může nějakou dobu trvat. Výzkumy potvrzují, že lokomotivní motory jsou v provozu v průměru více než 50 let. To znamená, že v provozu je stále velká populace mnohem starších lokomotiv navržených před zavedením emisních norem. Výměna těchto mnohem starších lokomotiv za nové dieselové motory s téměř nulovými emisemi může výrazně přispět k okamžitému snížení emisí v obcích, kde slouží.
Globální výrobce lokomotiv Siemens spolupracoval s výrobcem motorů Cummins na vývoji lokomotivy s téměř nulovými emisemi pro stárnoucí vozový park společnosti AMTRAK. V roce 2021 by mělo být uvedeno do provozu sedmdesát pět nových lokomotiv AMTRAK Charger poháněných výkonnými dieselovými motory Cummins QSK90 o výkonu 4 000 HP, které sníží emise o 90 % a zároveň ušetří palivo. Očekává se, že tyto nové účinnější dieselové motory sníží emise C02 o 10 procent.
Dieselové motory jsou schopny integrovat hybridní systémy a není důvod, proč by lokomotivy nemohly těžit z tohoto pokroku. Dieselové motory s téměř nulovými emisemi jsou spojeny s technologiemi úspory energie a akumulace, které zajišťují vynikající ekologické parametry. Výrobce motorů MTU vyvinul hybridní systém PowerPak, který lze přizpůsobit pro jakoukoli železniční aplikaci a který vedle ekologických výhod podle normy Tier 4 přináší i 25procentní snížení emisí CO2.
Učení strojů může zefektivnit velké stroje. Společnost ProgressRail, divize výrobce zařízení Caterpillar, integrovala do nejnovějších konstrukcí lokomotiv pokročilé elektronické řízení, které spojuje výhody snížení emisí téměř na nulu podle normy Tier 4 s výkonem úspory paliva. Pokud jste někdy viděli lokomotivu v akci, možná jste si všimli několika lokomotiv, které pracují v soupravě pro přesun osobních nebo železničních vozů. Nejnovější elektronické inovace umožňují těmto lokomotivám pracovat co nejefektivněji a eliminovat volnoběžné otáčky, čímž dosahují vynikajícího výkonu v oblasti úspory paliva.
Původní dieselový motor patentovaný Rudolfem Dieselem před více než 100 lety byl navržen pro provoz na biopaliva. Dnes platí totéž, protože staré i nové vznětové motory mohou pracovat na obnovitelnou naftu a vysoce kvalitní směsi bionafty, což přináší výrazné snížení emisí skleníkových plynů. Společnost VirginAtlantic provozující vysokorychlostní osobní železniční dopravu Brightline na Floridě se zavázala používat bionaftu, aby snížila uhlíkovou stopu jízdy o 20 %.