GE Evolution Series je produktová řada dieselelektrických lokomotiv vyráběných od roku 2003 americkou společností GE Transportation (od roku 2019 jedna z divizí Wabtec Corporation), vytvořená jako odpověď na přísnější emisní normy EPA Tier 2, které vešly v platnost 1. ledna 2005. Existuje mnoho různých verzí jak pro severoamerický trh, tak pro export, všechny jsou však poháněny nově vyvinutým motorem GEVO JM.
Vývoj a výroba Na přelomu tisíciletí, v souvislosti se stále se zpřísňujícími emisními limity, stálo GE před otázkou, zda pokračovat v úpravách stávajících motorů série 7FDL, používaných v lokomotivách řad Dash 9 a AC4400CW. Ty pocházely prakticky z 50. let 20. století, a snížení emisí na úroveň Tier 2 by u nich znamenalo navýšení spotřeby paliva, stejně jako zhoršení spolehlivosti. Navíc se nepředpokládalo, že by tyto motory byly schopny splnit budoucí normy, pokud by takové měly vejít v platnost.GRAHAM-WHITE, s. 34 Bylo proto rozhodnuto vyvinout zcela nový spalovací motor, založený částečně jak na 7FDL, tak i na motoru HDL. U nového motoru GEVO-12 bylo použito pouze 12 válců při zachování výkonu šestnáctiválce 7FDL-16. Tím se snížil i počet dílů, což mělo mít pozitivní vliv na spolehlivost. Zároveň byla vyvinuta i šestnáctiválcová verze GEVO-16, s výkonem na úrovni motoru 7HDL-16.GRAHAM-WHITE, s. 41
Prvním prototypem Evolution Series se na počátku roku 2002 stala lokomotiva GECX 2005 modelu ES44AC, která byla podrobena důkladnému testování na zkušební trati poblíž výrobního závodu v Erie ve státě Pensylvánie. V průběhu let 2003 a 2004 byl dokončen prototyp modelu ES44DC číslo GECX 2011 a 50 lokomotiv ověřovací série, které byly přiděleny společnostem BNSF (30 kusů ES44AC), Union Pacific (5 kusů ES44AC) a Norfolk Southern (15 kusů ES40DC). Ještě před zahájením sériové výroby roku 2005 tak tyto lokomotivy zvládly najezdit přes 7 milionů km.GRAHAM-WHITE, s. 57–65 náhled|250x250pixelů|Lokomotiva C44-9W (vlevo) a ES44DC (vpravo), patrné jsou rozdíly v zadní části Motory GEVO jsou kompletovány ve městě Grove City v Pensylvánii, zatímco výroba a finální montáž samotných lokomotiv probíhá v rozsáhlém areálu v Erie. Od roku 2013 se lokomotivy kompletují také v závodě ve Fort Worthu v Texasu.
GE původně předpokládalo, že se dopravci do konce roku 2004 „předzásobí“ staršími lokomotivami, aby se vyhnuli následnému nákupu dražších lokomotiv Evolution Series, s jejichž provozem a údržbou neměli zkušenosti. Výrazný růst přepravních výkonů však způsobil přetrvávající poptávku po nových lokomotivách i po 1. lednu 2005. Hned v prvním roce sériové výroby si tak exempláře tohoto typu objednaly všechny velké severoamerické železnice první třídy. V květnu 2006 byla dodána 1000. lokomotiva Evolution Series, BNSF 5972, ve stejném čtvrtletí byl překonán rekord v produkci, když během tří měsíců z výrobní linky v Erie sjelo celkem 238 lokomotiv.GRAHAM-WHITE, s. 72–74, 136 V tomto období společnosti CSX a Norfolk Southern přebíraly část svých strojů pouze v základové barvě, aby ušetřily čas potřebný k lakování.GRAHAM-WHITE, s. 109, 115 5000. lokomotivou tohoto typu se v roce 2012 stal stroj UP 7964, který obdržel speciální polep připomínající tuto skutečnost. Wabtec na svých stránkách uvádí, že bylo dodáno již přes 8 000 lokomotiv Evolution Series.
Od přelomu let 2011/2012 byly do výroby zavedeny mírně upravené verze těchto lokomotiv, splňující novou emisní normu EPA Tier 3. Od počátku roku 2015 pak vešly v platnost ještě přísnější limity Tier 4, které si vyžádaly další radikálnější změny, projevující se i ve vnějším vzhledu nových lokomotiv.
Modely
ES40DC/ES44DC Verze se smíšeným přenosem výkonu, v podvozcích je na valivých tlapových ložiscích uloženo šest stejnosměrných trakčních motorů GE 752AH. Lokomotivy dosahují rozjezdové tažné síly 632 kN a trvalé tažné síly 485 kN při převodovém poměru 83:20, umožňujícím jízdu maximální rychlostí 120 km/h. Délka lokomotivy je 22,3 m, standardní hmotnost ve službě 188,7 tun, ale například stroje CSX jsou balastovány na 196 tun. Základní model ES44DC má pro trakci k dispozici 3 255 kW výkonu (přibližně 4 400 koňských sil, odtud číslovka 44 v označení), ale železnice Norfolk Southern svou variantu objednala s výkonem omezeným na 2 980 kW (asi 4 000 koní), proto byly tyto lokomotivy původně označeny jako ES40DC.GRAHAM-WHITE, s. 62 Mezi lety 2013 a 2014 byl výkon zvýšen na hodnotu běžnou u ostatních lokomotiv a spolu s tím bylo změněno i řadové označení. Železnice CSX se vydala opačnou cestou, původním ES44DC výkon snížila a přeznačila je na ES40DC.
ES44AC Verze se střídavým přenosem výkonu, každé dvojkolí je poháněno asynchronním trakčním motorem GE B13B2B s vlastním IGBT střídačem. Lokomotiva je opět dostupná s hmotností v rozsahu 188,7 až 196 tun. V „těžké“ variantě dosahuje rozjezdové tažné síly nejvýše 890 kN, trvalá tažná síla je pak díky použití asynchronních motorů až 739 kN. Takové lokomotivy jsou třeba u železnice CSX značeny jako ES44AH a kromě zvýšené hmotnosti disponují i dalšími subsystémy pro lepší využití adheze. Železnice Union Pacific své lokomotivy ES44AC označuje řadou C45ACCTE. Dosahují stejného výkonu jako lokomotivy ostatních společností, číslovka 45 je zde použita pouze pro odlišení od starších strojů C44ACCTE modelu AC4400CW. CTE označuje softwarovou volbu, která umožňuje snížit maximální tažnou sílu na 489 kN, pokud je lokomotiva dálkově řízena pomocí systému Locotrol jako vložená nebo koncová lokomotiva některých typů vlaků. U souprav s nerovnoměrně rozloženou hmotností by totiž při aplikaci plné tažné/tlačné síly mohlo hrozit vykolejení.GRAHAM-WHITE, s. 124
ES44C4 náhled|220x220pixelů|Lokomotiva ES44C4, povšimněte si válců a táhel nad 2. a 4. dvojkolím Varianta střídavé lokomotivy ES44AC, u které jsou prostřední nápravy podvozků nepoháněné, uspořádání pojezdu je tedy (A1A)(A1A). Lokomotiva má trakční vlastnosti podobné šestinápravovým strojům se smíšeným přenosem výkonu (641 kN při rozjezdu, 467 kN trvale), díky použití asynchronních motorů však dosahuje nižších provozních nákladů (absence komutátorů). V porovnání s výchozím modelem ES44AC zase nabízí nižší pořizovací náklady. Charakteristickým znakem lokomotiv ES44C4 jsou pneumatické válce a táhla umístěné po stranách rámu podvozku nad nepoháněnými dvojkolími. Jsou součástí systému, který za zhoršených adhezních podmínek přenáší část nápravového tlaku prostřední nápravy na krajní hnací nápravy podvozku, čímž zvyšuje adhezní hmotnost lokomotivy.
ET44AC/ET44C4 Kombinace „T4“ v označení modelu ET44AC prozrazuje, že tyto lokomotivy splňují emisní normu EPA Tier 4, která vstoupila v platnost roku 2015. První prototyp však byl představen v předstihu již v roce 2012. Snížení emisí bylo dosaženo použitím systému recirkulace spalin (EGR), dvoustupňového přeplňování a dalšími úpravami motoru, jehož maximální otáčky byly sníženy na 900 ot./min. GE se vyhnulo použití systému selektivní katalytické redukce, který by u uživatelů znamenal nutnost vybudovat infrastrukturu pro doplňování DEF, vodného roztoku močoviny (obdoba AdBlue). Délka se proti předchozím modelům zvedla na 22,71 m. Vizuálně se lokomotivy od starších strojů odlišují zvětšenou chladicí sekcí rozdílného tvaru a „hrbem“ kolem výfuku. ET44C4 je opět variantou s pouze čtyřmi hnacími nápravami.
Technický popis Následující popis představuje obecné uspořádání lokomotiv rodiny Evolution Series pro severoamerický trh, jednotlivé modely se od sebe v určitých částech liší. Menší odlišnosti pak vychází i z rozdílných požadavků provozovatelů.
Lokomotivy jsou kapotového provedení s ochozy, usazené jsou na dvou třínápravových podvozcích. Ty jsou standardně typu Hi-Ad, na přání zákazníka je ale možno u AC lokomotiv osadit podvozky s radiálně stavitelnými dvojkolími. Pod rámem je mezi podvozky zavěšena palivová nádrž o užitném objemu kolem 18 000 l. V její pravé části jsou ve výřezu umístěny dva vzduchojemy. Lokomotiva je vybavena samočinnými spřáhly AAR a samozřejmostí je na čelech umístěné rozhraní standardu AAR pro provoz ve vícečlenném řízení. Navíc si téměř všechny železnice své lokomotivy objednaly vybavené systémem Locotrol pro bezdrátové dálkové řízení.GRAHAM-WHITE, s. 123
Kapoty lokomotivy sestávají z pěti hlavních konstrukčních celků, tzv. cabs. Odpředu dozadu jde o:
Stanoviště strojvedoucího
Součástí stanoviště lokomotivní čety je rozšířený čelní představek, který je zesílen pro zvýšení ochrany obsluhy v případě nárazu. Nachází se v něm hygienické zařízení, prostor pro elektroniku (převážně součásti rozličných vlakových zabezpečovačů) a písečníky prvního podvozku. Lokomotivní četa sedí ve vyvýšené části stanoviště, pod jehož podlahou se ukrývá klimatizační jednotka a části brzdového systému.GRAHAM-WHITE, s. 22–23 Dle amerických zvyklostí sedí strojvedoucí na pravé straně, vlakvedoucí na levé. Ovládací pulty jsou vybaveny velkými displeji, které zobrazují většinu potřebných informací. Lokomotivy jsou vybaveny elektricky ovládanými brzdiči samočinné i přímočinné brzdy. Uspořádání stanoviště lze dle preferencí zákazníka zvolit buď s ovládacími prvky na „stojanu“ po levé ruce strojvedoucího (vhodnější při posunu a jízdě vzad), nebo s ovládacími prvky na pultu před strojvedoucím.GRAHAM-WHITE, s. 120–121 Na střeše kabiny se nachází soustava antén.
Blok řídicí a výkonové elektroniky
Za stanovištěm strojvedoucího se nachází blok řídicí a výkonové elektroniky, tzv. auxiliary cab. Uvnitř nalezneme prvky řídicího systému lokomotivy, stykače, trakční usměrňovače a u strojů se střídavým přenosem výkonu i měniče na bázi IGBT, pro každé hnací dvojkolí jeden. V horní části se nacházejí odporníky elektrodynamické brzdy, která u střídavého modelu brzdí maximální silou 436 kN a účinkuje téměř až do zastavení.
Blok alternátoru
Dále směrem vzad následuje blok alternátoru, tzv. blower cab. Zde je osazen trakční alternátor s pomocným alternátorem a ventilátor pro jejich chlazení.
Blok spalovacího motoru
náhled|220x220pixelů|ET44AC se vyznačuje objemnější chladicí sekcí Ve střední části lokomotivy je umístěn spalovací motor GEVO-12, dvanáctiválcový čtyřdobý agregát s válci do V, zdvihovým objemem 188,5 l, vrtáním válců 250 mm a zdvihem pístů 320 mm. Jeho hmotnost dosahuje 19 tun, přeplňovaný je jedním turbodmychadlem (šestnáctiválcová verze používá turbodmychadla dvě). Ve starší verzi využívá elektricky ovládané vstřikovače, kdy každý válec má vlastní vstřikovací čerpadlo pracující s tlakem přes 69 MPa.GRAHAM-WHITE, s. 42–43 Počínaje lokomotivami splňujícími emisní normu EPA Tier 3 je však osazován systém vstřikování common rail.MCDONNELL, s. 19 Rozmezí otáček je od volnoběžných 450 ot./min až po maximálních 1 050 ot./min, při kterých motor dosahuje jmenovitého výkonu 3 356 kW.
V horní části bloku motoru je vyveden výfuk spalin a je zde umístěna i lokomotivní houkačka.
Blok chlazení
Zadní část kapoty, tzv. radiator cab, má v horních partiích rozšířenou chladicí sekci, která je typickým rozpoznávacím znakem těchto lokomotiv. Její samozřejmou součástí je chladič vodního okruhu spalovacího motoru, který obsahuje 1 700 l chladicí kapaliny. Rozdílem proti starším lokomotivám je však použití dvoustupňového mezichladiče plnicího vzduchu. Stlačený vzduch vystupující z turbodmychadla je nejdříve ochlazován ve výměníku vzduch–voda a následně ve dvou výměnících vzduch–vzduch tak, aby jeho teplota při vstupu do motoru nepřesahovala 35 °C.GRAHAM-WHITE, s. 46–47
V prostoru pod samotnou chladicí sekcí je ukryt kompresor, ventilátor chlazení trakčních motorů, chladič mazacího oleje (mazací okruh obsahuje 1 700 l oleje), olejový filtr a vzduchové filtry. Po levé straně je umístěna elektricky ovládaná ruční brzda, v zadní stěně se pak nachází písečník druhého podvozku.
Varianty s alternativním pohonem
NextFuel