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 Euro runner, der mit einem Motor des Typs 16V 4000 fährt.“

Neue Diesellok Siemens Vectron DE mit MTU-Antriebs- system für die Emissionsstufe EU IIIB

Mit dem Vectron hat Siemens ein neues Lok-produkt für Europa entwickelt, das mit ver-schiedenen Leistungsklassen sowohl im Güterzug- als auch im Reisezugverkehr einge-setzt werden kann. Das Konzept beinhaltet elektrische Varianten für bis zu vier ver-schiedene Spannungssysteme und eine die-selelektrische Variante, den Vectron DE. Das Fahrzeugkonzept der Diesellok basiert auf der bewährten Siemens Eurorunner Lokomo-tive. Herzstück des Vectron DE ist ein MTU-Motor 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 Produktfami-lie wurde unabhängig von Kundenaufträgen an

den heutigen und zukünftigen Anforderungen und Verkehrsaufgaben in Europa konzipiert und entwi-ckelt. Mit eingeflossen sind die Erfahrungen von über 1.600 Siemens-Lokomotiven der Typen Eu-rosprinter 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 umzu-rüsten sein“, erläutert Ulrich Fösel, Leiter des Produktportfoliomanagments Lokomotiven bei Siemens. Der vierachsige Vectron ist sowohl für den Gütertransport als auch für den Regionalver-kehr und den schnellen Reiseverkehr ausgelegt. Hierfür stehen elektrische und dieselelektrische Varianten in unterschiedlichen Leistungs- und Geschwindigkeitsklassen zur Verfügung. Den elektrischen Vectron gibt es als Mehr system-Lok (MS) für alle europäischen Spannungssysteme, als Wechselstromlok (AC) und Gleichstrom-

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 Höchstge-schwindigkeit von 160 km/h. Er ist eine Weiter-entwicklung des Eurorunner, von dem aktuell über 220 Exemplare im Einsatz sind, 100 davon bei der Österreichischen Bundesbahn ÖBB. Das bewährte Drehgestell des Eurorunner zum Bei-spiel wurde für den Vectron DE weiterentwickelt.

Modularer Aufbau: Basisvariante mit optionalen PaketenEin 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.

Bahn

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 Deutschland

Einbau des MTU-Motors vom Typ 16V 4000 R84 im Siemens-Lokomotivenwerk in München-Allach.

Auch nachträgliche Aufrüstungen wie zusätzliche Zug sicherungssysteme oder weitere Abgasnachbe-handlungssysteme bei der Diesellok sind möglich. Zu dem können die Zugmaschinen für den grenzü-berschreitenden Einsatz in Europa nach einem Bau-kasten-Prinzip auf- oder umgerüstet werden. Die Fahrzeuge lassen sich so schnell und kostengün-stig an sich verändernde Marktbedingungen, Ein-satzgebiete und gesetzliche Vorschriften anpassen, was dem Kunden ein hohes Maß an Zukunfts- und Investitionssicherheit gibt.

Alle Vectron sind untereinander und mit jedenmodernen Lokomotiven von Siemens mehr-fachtraktionsfähig.

Vectron DE: Moderne Diesellokomotive mit hohem KundenutzenDen Vectron DE gibt es mit einer Leistung von 2,4 MW. Der Kraftstofftank fasst 4.000 Liter, opti-onal sind auch 5.000 Liter möglich. Die Lokomoti-ve 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.

Auch bei der Entwicklung der diesel-elektrischen Vectron-Variante (Vectron DE) stand der Kunden-nutzen an oberster Stelle. Zudem musste Sie-mens zahlreiche neue, von der EU-Kommission erlassene Spezifikationen (Technische Spezifikati-onen Interoperabilität, TSI) berücksichtigen. Wichtig bei der Konzeption einer neuen Lokomoti-ve ist auch, dass sie neue, strengere Emissions-vorschriften erfüllt. Hierfür haben die verantwort -lichen Siemens-Ingenieure zahlreiche realistische Fahrtverläufe unter Einhaltung von Fahrplänen sowohl für den Reisezug- als auch den Güter-zugverkehr simuliert. Hinsichtlich der Leistung ist der Vectron für seine zukünftigen Traktionsaufga-ben bestens ausgelegt und verfügt über ausrei-chend Reserven, um auf die erforderliche Höchstgeschwindigkeit zu beschleunigen. Zudem

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 kostengün-stiger. „Letztlich haben wir uns wegen des nied-rigeren Kraftstoffverbrauches für ein bewährtes Einmotorensystem aus dem Hause MTU entschie-den — wie auch schon beim Vorgänger des Vec-tron 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 Diesello-komotive!“, erläutert Christian Thoma, Vectron-Plattform-Projektleiter bei Siemens AG.

EU IIIB-Motor als Herzstück des Vectron DEHerzstück des Vectron DE ist ein Motor der neu-esten Generation der MTU-Erfolgsbaureihe 4000. Motoren dieser Baureihe sind seit dem Jahr 1996 weltweit in über 2.000 Strecken- und Rangierlo-komotiven erfolgreich im Einsatz. Im Vectron DE sorgt ein Motor des Typs 16V 4000 R84 mit 2.400 kW für die nötige Leistung. Dabei unter-schreitet er die seit dem Jahr 2012 geltenden europäischen Emissionsvorschriften der Stufe EU IIIB für Bahnantriebe deutlich. Bereits seit der Innotrans 2010, wo die Motoren der neuesten Generation Weltpremiere feierten, sind diese vom Kraftfahrt-Bundesamt für diese Emissionsstufe zertifiziert. Gegenüber der seit 2009 geltenden Stufe EU IIIA wurden die Grenzwerte für Sticko-xide (NOX) um 39 Prozent, für Partikel (PM) sogar um 88 Prozent reduziert.

Kombinierte Schlüsseltechnologien für EU IIIBDie Emissionsgrenzwerte der Stufe EU IIIB wer-den durch eine Kombination aus innermoto-rischen Maßnahmen und Abgasnachbehandlung eingehalten. Motorintern ist eine gekühlte Abgas-rückführung Kerntechnologie, um die Stickoxid-werte zu reduzieren. Die hocheffiziente, zwei-stufige Turboaufladung sorgt dafür, dass in allen

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)

Betriebszuständen, zum Beispiel bei extremen Temperaturen, großer Einsatzhöhe oder hohem Abgasgegendruck, ausreichend Luft für eine effi-ziente und rußarme Verbrennung zur Verfügung steht. Die Ventilsteuerung nach dem Miller-Ver-fahren trägt dazu bei, dass die Stickoxidemissi-onen gesenkt und zugleich der Kraftstoffverbrauch verringert werden kann. Ein verbessertes Com-mon-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 vor-handenen Schalldämpferraum untergebracht, da er auch die Funktion des Schalldämpfers über-nimmt. Der Filter ist oberhalb des Motors ange-

ordnet, wodurch weniger und kürzere Abgas -leitungen verwendet werden können. Das Design des Partikelfilters und die passive Regenerations-strategie erfüllen die hohen Ansprüche der Kun-den, 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.

Trotz der drastischen Senkung von Stickoxid- und Partikelemissionen konnte auch der Kraftstoffver-brauch und damit die CO2-Emissionen der künfti-gen Motoren nochmals reduziert werden.

Motorregler und Anbindung an Lok-SteuerungenDer Bahnmotor ist mit dem elektronischen MTU-Motorregler Engine Control Unit (ECU) mit integ-riertem Motormanagement ausgestattet. Die ECU überwacht den Motor und steuert Startablauf und Drehzahlregelung. Zusätzlich verfügt die ECU über ein Motorsicherheitssystem. Das zentrale Bindeglied zwischen der Loksteuerung und der Motorsteuerung ist das MTU-Automationsmodul Power Automation Unit Engine (PAU Engine). Ebenso übernimmt PAU Engine das komplexe Kühlanlagen-Management der Lokomotive, um

einen emissionszertifizierten Dieselmotorbetrieb sicherzustellen. Zusätzlich besitzt das Modul ein Interface mit dem Führerpult, über das verschie-dene Signale wie Motorstart und -stopp, Motor-drehzahl, Schmieröldruck oder Kühlmittel-temperatur bereitgestellt und dem Lokführer am Display dargestellt werden. Bei auftretenden Fehlern alarmiert PAU Engine den Lokführer durch Gelb- und Rotalarm-Signale.

MaschinenraumlayoutDer Maschinenraum ist in drei separate Kammern unterteilt. Das Powermodul, bestehend aus Motor und Generator, ist in der mittleren Kammer zentral untergebracht. Es ist gegenüber dem Lokkasten elastisch auf Schwingungsdämpfern gelagert. Die Motorkammer ist besonders schallisoliert, was die Lärmemissionen deutlich reduziert. Die zwei breiten geraden Seitengänge gewährleisten einen wartungsfreundlichen Zugang.

ZulassungsverfahrenWährend elektrische Vectron-Lokomotiven be-reits auf europäischen Schienen unterwegs sind, befindet sich der Vectron DE noch im Zulassungs-prozess. Die lauftechnischen Zulassungsfahrten sind bereits abgeschlossen, die erforderlichen Typ- und Zulassungsfahrten erfolgen in einem Prüfzentrum von Siemens. Die Deutschland-zulassung wird Anfang 2014 erwartet.

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1 Druckluftausrüstung2 Hauptluftbehälter3 Stromrichter4 ZEV-Container (optional)5 Generator6 Verbrennungsluftfilter7 Partikelfilter8 Dieselmotor

9 Kühlanlage10 Bremswiderstand11 Batterien12 Kraftstofftank13 Zugsicherungsschrank14 Zentrallüfter und Stromrichterkühler15 Vorwärm/Warmhaltegerät16 Hilfsbetriebegerüst

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.

MTU hat das Abgasrückführungssystem so in die Motor-konstruktion integriert, dass es nur relativ geringe Aus-wirkungen auf den Bauraum hat.

MTU Friedrichshafen GmbHA Rolls-Royce Power Systems Company

3082582

www.mtu-online.com Februar 2013

MTU ist eine Marke der Rolls-Royce Power Systems AG. Schnell-laufende MTU-Motoren und Antriebssysteme sind in Schiffen, Schienenfahrzeugen, Landwirtschafts-, Industrie- und Bergbaufahr-zeugen, militärischen Fahrzeugen, in Energiesystemen und in der Öl- und Gasindustrie im Einsatz. Das Portfolio umfasst Dieselmo-toren 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.