Rahtijunien veturit perustuvat lähes yksinomaan dieseliin. Ensimmäiset maanpäälliset diesel-tavaraveturit otettiin käyttöön 1930-luvulla, ja dieselkäyttöisten junien määrä Yhdysvalloissa ylitti 1000:n rajan vuonna 1940 – suurin osa niistä oli matkustajaliikenteessä.
Yhdysvaltalaisen liikennetilastoviraston (Bureau of Transportation Statistics, BTS) viimeisimpien saatavilla olevien tietojen mukaan vuoden 2018 lopussa Yhdysvalloissa oli liikenteessä hieman yli 26 000 tavaraliikennettä palvelevaa veturia ja 431 matkustajajunaliikennettä palvelevaa AMTRAK-veturia. Muut osavaltioiden liikennelaitokset harjoittivat alueellista rautatieliikennettä, joka toimi pääasiassa dieselmoottoreilla. Lukuun ottamatta muutamia henkilöjunareittejä, jotka on sähköistetty (Amtrakin Koillisväylä ja Harrisburgin, PA:n rata), loppuosa henkilöjunaliikenteestä ja kaikki tavarajunaliikenne Yhdysvalloissa on dieselkäyttöistä, ja niissä kului 65 miljoonaa gallonaa dieselpolttoainetta vuonna 2018.
Vaunujen keskivertomoottorin teho on nykyään noin 200 hevosvoiman luokkaa, mutta vetureiden moottoreiden teho on tyypillisesti kymmenkertainen siihen verrattuna. Rautatieliikenteen harjoittajat luottavat dieselvoimaan kaikissa rautatievoiman sovelluksissa:
- Pienimpiä veturimoottoreita (enintään 2 000 hevosvoimaa) käytetään vaihtotöissä tavararatapihoilla junien kokoamiseen ja purkamiseen tai niitä käytetään pienten junien lyhyissä kuljetuksissa.
- Tehokkaimpia veturimoottoreita (enintään 4 500 hevosvoimaa) käytetään pääasiassa pitkien matkojen tavarajunaliikenteessä Amerikan viidellä I-luokan rautateillä, shortahul-operaattoreilla ja AMTRAK-matkustajajunien vetureilla.
Dieselmoottoreilla on huomattavia taloudellisia etuja vetureiden muihin voimanlähteisiin verrattuna. Lisäksi dieselveturit kiihtyvät nopeasti ja kulkevat suurilla nopeuksilla vähäisin radan vaurioin. Ne toimivat samanlaisella hyötysuhteella kuin sähköveturit, mutta ne eivät vaadi pääomasijoituksia sähköasemiin ja sähkönjakeluverkkoihin.
Säännökset ja standardit
Dieseliteollisuus ja rautateiden valmistajat panostavat edelleen resursseja ja tekevät edistysaskeleita mahdollisimman puhtaan junateknologian tuottamiseksi. Rautatievetureiden dieselmoottoritekniikka on kehittynyt viime vuosina dramaattisesti. Polttoainetehokkuus on kasvanut 61 prosenttia vuodesta 1980.
Yhdysvaltojen ympäristönsuojeluvirasto (EPA) julkaisi vuonna 2004 lopullisen Nonroad Diesel Rule -säännön, joka edellyttää, että junien moottorit täyttävät tiukat ilmanlaatustandardit. Osana tätä standardia junien on käytettävä vähärikkistä dieselpolttoainetta, joka vähentää rikkipäästöjä 99 prosenttia. Nämä polttoaineen parannukset tuovat välitöntä ja merkittävää hyötyä ympäristölle ja kansanterveydelle.
Kaiken lisäksi puhtaita rautateitä koskevissa standardeissa edellytetään kehittyneiden päästöjenvalvontatekniikoiden käyttöä, jotka ovat samankaltaisia kuin ne, jotka ovat jo käytössä raskaissa dieselkuorma-autoissa ja -busseissa. Puhtaan dieselpolttoaineen saatavuus tarkoittaa, että edistyksellinen puhtaan dieselin päästöjen valvontatekniikka vähentää uusien raideliikennevetureiden NOx- ja hiukkaspäästöjä 90 prosenttia.
Tänään veturimoottoreiden siirtyminen lähes nollapäästöisiin veturimoottoreihin kaikissa käyttökohteissa on saatu päätökseen, ja vuodesta 2015 alkaen valmistettavat uudet moottorit täyttävät nyt Yhdysvaltain ympäristönsuojeluviraston EPA:n Tier 4 -luokan päästömääräykset sekä hiukkaspäästöjen että typen oksidien osalta. Yksittäisen vanhemman vaihdeveturin korvaaminen uudella lähes nollapäästöisellä Tier 4 -dieselmoottorilla voi tuottaa samoja päästövähennyshyötyjä kuin 8 000 henkilöauton poistaminen liikenteestä vuodeksi.
Edistyksellinen rautatieteknologia tarjoaa puhdasta ilmaa ja ilmastohyötyjä
Niinkin kuin uudet lähes nollapäästöiset Tier 4 -dieselmoottoriratkaisut matkustaja- ja tavaraliikenteen rautateiden käyttöön ovat jo tulleet paikalleen, niinpä niiden ottaminen käyttöön veturikalustossa voi viedä vielä jonkin aikaa. Tutkimukset vahvistavat, että vetureiden moottorit ovat käytössä keskimäärin yli 50 vuotta. Tämä tarkoittaa, että käytössä on edelleen suuri määrä paljon vanhempia vetureita, jotka on suunniteltu ennen päästönormien käyttöönottoa. Näiden paljon vanhempien vetureiden korvaaminen uusilla lähes päästöttömillä dieselmoottoreilla voi vähentää välittömästi merkittävästi päästöjä niissä yhteisöissä, joissa ne liikennöivät.
Maailmanlaajuinen veturivalmistaja Siemens ja moottorivalmistaja Cummins kehittivät yhdessä lähes päästöttömän veturin AMTRAKin ikääntyvää kalustoa varten. Seitsemänkymmentäviisi uutta AMTRAK Charger -veturia on tarkoitus ottaa käyttöön vuonna 2021, ja niiden voimanlähteenä ovat tehokkaat 4 000 hevosvoiman Cummins QSK90 -dieselmoottorit, jotka vähentävät päästöjä 90 prosenttia ja säästävät myös polttoainetta. Näiden uusien tehokkaampien dieselmoottoreiden odotetaan vähentävän C02-päästöjä 10 prosenttia.
Dieselmoottoreihin voidaan integroida hybridijärjestelmiä, eikä ole mitään syytä, miksi veturit eivät voisi hyötyä näistä edistysaskelista. Lähes nollapäästöiset dieselmoottorit yhdistetään energiansäästö- ja varastointitekniikkaan, jolloin saavutetaan ylivoimainen ympäristösuorituskyky. Moottorivalmistaja MTU kehitti PowerPak-hybridijärjestelmän, joka voidaan räätälöidä mihin tahansa rautatiesovellukseen ja joka tarjoaa 25 prosentin CO2-päästövähennyksen Tier 4 -ympäristöhyötyjen ohella.
Koneoppiminen voi tehdä isosta koneesta tehokkaamman. ProgressRail, laitevalmistaja Caterpillarin divisioona, integroi edistykselliset elektroniset ohjaukset uusimpiin veturimalleihin, jotka yhdistävät Tier 4:n lähes nollapäästövähennyshyödyt ja polttoaineen säästösuorituskyvyn. Jos olet joskus nähnyt veturin toiminnassa, olet ehkä huomannut useita vetureita, jotka liikkuvat yhdessä matkustajavaunujen tai junavaunujen siirtämiseksi. Viimeisimmät elektroniset innovaatiot mahdollistavat sen, että nämä veturit toimivat mahdollisimman tehokkaasti ja poistavat tyhjäkäyntiä, jolloin polttoainetta säästyy ylivoimaisesti.
Alkuperäinen dieselmoottori, jonka Rudolph Diesel patentoi yli 100 vuotta sitten, suunniteltiin toimimaan biopolttoaineilla. Nykyään sama pätee, sillä vanhat ja uudet dieselmoottorit voivat toimia uusiutuvalla dieselpolttoaineella ja korkealaatuisilla biodieselseoksilla, mikä vähentää merkittävästi kasvihuonekaasupäästöjä. VirginAtlantic, joka liikennöi Brightline-matkustajaliikenteen suurnopeusjunaliikennettä Floridassa, on sitoutunut käyttämään biodieseliä vähentääkseen matkan hiilijalanjälkeä 20 prosentilla.