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Erschienen in:

2024 | OriginalPaper | Buchkapitel

3. Antriebsmaschinen, Leistungsübertragung

verfasst von : Joachim Ihme

Erschienen in: Schienenfahrzeugtechnik

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Die Begriffe „Bedarfskennlinie eines Fahrzeugs“ und „Lieferkennung einer Antriebsmaschine“ und deren grafische Darstellung werden eingeführt. Für die verschiedenen im Fahrzeugbetrieb verwendbaren Antriebsmaschinen (Dampfmaschine; Elektromotor als Gleichstrom-, Wechselstrom- und Drehstrommotor; Verbrennungsmotor; Gasturbine) werden die Drehmoment- bzw. Zugkraftkennlinien sowie die Leistungskennlinien dargestellt und besprochen, wobei sowohl die Kennlinien für Antrieb als auch für Bremsen (über die Antriebsanlagen) berücksichtigt sind. Auch der Begriff „Kennungswandler“ wird erläutert. Für Verbrennungsmotoren wird die Kennungswandlung durch mechanische und hydraulische Getriebe sowie durch elektrische Leistungsübertragung gezeigt. Die Konstruktionsprinzipien des mechanischen Teils elektrischer Antriebe werden ebenfalls dargestellt. Das Kapitel schließt mit Hybridantrieben für Schienenfahrzeuge.

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Nächstes Kapitel Bremsen für Schienenfahrzeuge

Bei Diesellokomotiven in Europa liegt die Grenze z. B. bei etwa 4000 kW Motorleistung aufgrund des Fahrzeugumgrenzungsprofils und der zulässigen Radsatzlasten.

Bei der Deutschen Bundesbahn endete der Dampfbetrieb im Jahre 1977; in China und Südafrika wurden Dampfloks noch bis zur Jahrtausendwende eingesetzt. Innerhalb der EU sind Dampflokomotiven heute nur noch bei Touristik- und Museumsbahnen anzutreffen.

Die Baureihe 011 war eine kohlegefeuerte Dreizylinder‐Schnellzugdampflok mit v_max = 140 km/h und einer Leistung von ca. 1500 kW. Die als Lokdenkmal am Braunschweiger Hauptbahnhof aufgestellte Lok der Baureihe 012 ist deren ölgefeuerte Variante.

Die Tender von Dampflokomotiven werden von Laien oft fälschlicherweise als „Kohlenwagen“ bezeichnet. Der Tender der in Abb. 3.6 gezeigten Lokomotive fasst z. B. 10 t Kohle und 38 m³ (≙ 38 t) Wasser, ist also weniger ein Kohlen- denn ein Wasserwagen. Wasser muss während einer längeren Fahrt je nach Anstrengung der Lok mehrfach nachgefasst werden. Der Kohlenvorrat wird meist erst am Endbahnhof ergänzt.

Nikolaus Riggenbach (1817–1899), Schweizer Ingenieur und Erfinder der Zahnradbahn.

Beharrungsbremsung: Bremsung, um im Gefälle die Geschwindigkeit konstant zu halten.

Werner (von) Siemens (1816–1892), deutscher Ingenieur‐Offizier, Erfinder und Unternehmer.

Die Rübelandbahn im Harz (Blankenburg – Elbingerode) ist ebenfalls mit 25 kV, 50 Hz elektrifiziert. Auf dieser Gebirgsbahn wird ein erheblicher Güterverkehr abgewickelt; zur Rationalisierung wurde die Strecke ab 1965 von der Deutschen Reichsbahn elektrisch betrieben. Da es sich um einen Inselbetrieb ohne Verbindung zum übrigen elektrifizierten Bahnnetz handelt, wurde das abweichende Stromsystem gewählt, um eine lange Bahnstrom‐Speiseleitung zu vermeiden.

Für Dieselöl müssen Bahnunternehmen in Deutschland Mineralöl- und Ökosteuer bezahlen wie Straßenfahrzeuge. Bei der DB ist der Dieselpreis nur aufgrund des Großeinkaufs günstiger als an der Straßentankstelle. Ein Liter Dieselöl hat einen Energieinhalt von ca. 10 kWh.

Vorher wurde mit rotierenden Umformern gearbeitet: An einem Wechselstromnetz trieb ein Wechselstrommotor einen Gleichstromgenerator an, der die Fahrmotoren mit Gleichstrom versorgte. Mittels Phasenumformer- und Frequenzumformergruppe konnten auch frequenzgesteuerte Drehstrommotoren versorgt werden. Diese Technik, die vor etwa 60 Jahren in Nordfrankreich erprobt wurde, konnte sich nicht durchsetzen [20, S. 96/97].

Leider unterscheiden sich Europa nicht nur die Stromsysteme. Ein besonderes Hindernis bei der Fahrt über Ländergrenzen stellen auch die unterschiedlichen Strecken‐Sicherungssysteme dar. Daher ist ein Verkehr ohne Lokwechsel heute in Europa nicht über alle Ländergrenzen möglich.

TRAXX steht lt. Definition der Fa. Bombardier für „Locomotives Platform for Transnational Railway Applications with Extreme Flexibility“.

TGV: Train à Grande Vitesse – Hochgeschwindigkeitszug der französischen Staatsbahn.

Nikolaus Otto (1832–1891), deutscher Erfinder und Unternehmer, Mitgründer der Gasmotorenfabrik Deutz, heute Deutz AG.

Gottlieb Wilhelm Daimler (1834–1900), deutscher Ingenieur und Unternehmer, gründete die Daimler‐Motoren‐Gesellschaft, heute Daimler AG.

Bohlmann, D. Th.: Die Wismarer Schienenomnibusse der Bauart Hannover. Zeunert‐Verlag, Gifhorn (1976).

Rudolf Diesel (1858–1913), deutscher Ingenieur.

Adolf Klose (1844–1923), Obermaschinenmeister der Königlich Württembergischen Staatseisenbahnen.

Deswegen besitzen z. B. Lkw wegen der hohen Zugkräfte bis zu zwölf Gangstufen und Pkw mit hoher Endgeschwindigkeit z. B. sechs Gangstufen.

Hermann Föttinger (1877–1945), deutscher Ingenieur, Erfinder und Hochschullehrer.

MTU: Motoren- und Turbinenunion GmbH, Friedrichshafen; heute Teil von Rolls Royce Power Systems.

MaK: Maschinenfabrik Kiel, heute Vossloh Rolling Stock. Der Bau von Dieselmotoren wurde inzwischen an die Fa. Caterpillar abgegeben.

Eine Erfahrungsformel besagt, dass 1 kg Maschinenbau etwa die gleichen Kosten hat wie 1 kg Schweinefleisch, während 1 kg Elektrotechnik etwa die Kosten von 1 kg Kalbfleisch hat. Am 21.06.2023 kostete 1 kg Kalbschnitzel etwa 48 €, 1 kg Schweineschnitzel etwa 18 €.

Bikle, U.; Pöpper, C.; et al.: Die Diesellokomotive TRAXX DE Multi‐Engine. Eisenbahntechn Rundschau 61(2012)H. 9, S. 58–64.

Je nach Fahrprogramm und Strecke liegt der Verbrauch einer Diesellok mit ca. 2000 kW Leistung bei 300 bis 400 Litern/100 km.

TEE: Trans Europ Express – Züge für den internationalen Reiseverkehr in Europa mit hohem Komfort; diese Zuggattung wird inzwischen nicht mehr angeboten.

Die Zugsammelschiene ist eine Verbindungsleitung aller Fahrzeuge eines Zugverbandes zur Versorgung der Heizung, Klimatisierung, Beleuchtung und der sonstigen Verbraucher. Die Einspeisung erfolgt von der Lokomotive aus.

Definition für Hybridfahrzeuge durch die UNO 2003.

Bei den sogenannten „Plug‐in“‐Hybridfahrzeugen können die Batterien auch an Ladestationen oder an Haushaltssteckdosen geladen werden. Ziel ist hierbei die Möglichkeit, größere Strecken mittels preiswerter Elektroenergie abgasfrei zurückzulegen.

Bombardier (Hrsg.): Die nächste Generation TRAXX – Weiterentwicklung einer erfolgreichen Lokomotivplattform. Vortragsunterlagen zur Schienenfahrzeugtagung Graz, Sept. 2011; Internet: http://www.schienenfahrzeugtagung.at/download/PDF2011/5-Altmann.pdf.

Auf dem elektrifizierten Streckennetz werden allerdings ca. 90 % der Transportleistung erbracht.

Herzog, K.: Kraftfahrzeugantriebe. Vorlesungsskript, Techn. Hochschule Mittelhessen, Gießen (o. J.) im Internet unter: https://www.thm.de/me/images/user/herzog-91/Kfz-antriebe/Kfz_Antriebe_5_Elektromotoren_und_Hybridantriebe.pdf; zuletzt aufgerufen am 21.08.2018; und siehe Fußnote 36.

O. V.: LNVG Niedersachsen – die Wasserstoff-Vorreiter. Privatbahn Magazin (2018)H. 1, S. 90/91.

Schreiner, H.: Mit Wasserstoff durchs Zillertal. Eisenbahn-Revue International (2018)H. 4, S. 182–185.

Unterwerk: Es dient der Energieeinspeisung in die Fahrleitung. Um den Spannungsabfall durch den Ohm’schen Widerstand der Fahrleitung zu begrenzen, wird eine Bahnstrecke in mehrere Speiseabschnitte aufgeteilt. Je Speiseabschnitt ist ein Unterwerk erforderlich, das die Energie aus dem Landesnetz oder einem bahneigenen Netz entnimmt, in die Fahrleitungsspannung transformiert und bei Gleichstrombahnen auch gleichrichtet.

Christeller, R.: Wasserstoff-Energiebilanz im Stadt- und Nahverkehr. Stadtverkehr 67(2022)H. 10, S. 30–32.

Lehmann, I.; Nedic, D.; Oszfok, B.: Leise, sauber, schnell: MTU-Hybridantrieb für die Bodenseegürtelbahn. Eisenbahntechn. Rundschau 67(2018)H. 9, S. 111–114.

Stephan, A.; Wittemann, N. T.; Müller, A.: Alternative Antriebskonzepte: Welcher Hybrid für welche Strecke? Eisenbahningenieur 69(2018)H. 9, S. 60–66.

Von Mach, S.; Buschbeck, J.; et al.: Die Entwicklung und Markteinführung des TALENT 3 Batterietriebzuges. Eisenbahntechn. Rundschau 67(2018)H. 9, S. 115–119.

Leister, H.: Künftiger Einsatz von Batteriezügen auf langen Diesellinien – am Beispiel des Prignitz-Express im Land Brandenburg. Eisenbahn Revue International (2021)H. 5, S. 290/291.

Sowohl im Raum Kassel als auch im Raum Karlsruhe werden Vollbahnstrecken unter Gleichstromfahrleitung mit Stadtbahnfahrzeugen betrieben.

Titel: Antriebsmaschinen, Leistungsübertragung
verfasst von: Joachim Ihme
Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden
Buch: Schienenfahrzeugtechnik
Print ISBN: 978-3-658-42976-8

Electronic ISBN: 978-3-658-42977-5

Copyright-Jahr: 2024
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-658-42977-5_3

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