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Diesellokomotive
BR 218
"...
die Zugloks für jeden Einsatz!"
"die
alte Museumsbahn..."
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[Erstellt
im Jahr 2010]
Eisenbahnmedia.de
© Mathias Baumann |
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Die
Maschine, Teil 2.2 [ Konstruktion
und Technik ]
Übertragung
und Umformung mechanischer Energie kann mit Rädergetrieben
umgesetzt werden. Bei der 218 werden Zahnräder z.
B. in den Achsgetrieben der Drehgestelle eingesetzt. Für
die Übertragung des großen Drehmomentes der
Motorwelle ist eine spezielle Technik im Einsatz, die
Hydrodynamik. Eine konventionelle mechanische Kupplung
wie die eines Autos (z. B. 200 Nm setzen 1,5 t in Bewegung),
ist für diese Belastung ungeeignet.
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Getriebe: Funktionsweise, Modelle |
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Die
BR 218 wird mit einem Strömungsgetriebe gefahren. Einfachste
Vorstellung des Prinzips: In einem druckfesten Gehäuse
befinden sich zwei Schaufelräder (Pumpen- und Turbinenrad),
zusätzlich ein Leitrad. Das Pumpenrad wird durch den
Dieselmotor gedreht und ist deshalb mit ihm mechanisch verbunden.
Das Turbinenrad soll die Drehbewegung unter Schlupf annehmen,
es ist mechanisch mit den Treibrädern der Lok verbunden
und umschließt das Pumpenrad. Wenn der Wandler mit
Öl gefüllt ist, wird das Pumpenrad die Flüssigkeit
beschleunigen und nach außen, gegen die Schaufeln
des Turbinenrads drücken. Das Turbinenrad wird durch
die Massenkräfte des Öls mitgerissen. (Das
Leitrad sorgt dabei für eine Drehmomentwandlung.) |
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Das
Strömungsgetriebe ist zentrales Bauteil der 218-Maschinenanlage:
Verteilen und Wandeln mechanischer Arbeit ist seine Aufgabe. |
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Vom üblichen Automobilantrieb abweichend, bei dem linear
mit der Geschwindigkeit des Autos die Motordrehzahl ansteigt (direkte
mechanische Verbindung), 'pumpt' der Dieselmotor mit zeitweise
gleichbleibender Drehzahl im Strömungsgetriebe, während
die Lok dabei kontinuierlich beschleunigt.
Das hydrodynamische Getriebe ist eine haltbare und wartungsfreundliche
Konstruktion, die das Anfahren aus dem Stand mit vollem Drehmoment
erlaubt. Weil das Getriebe bei jeder Geschwindigkeit der Lokomotive,
beinahe den gesamten Drehzahlbereich des Motors aufnehmen kann,
ist der Motorklang auffällig dynamisch.
Vor- und Nachteile der hydrodynamischen Antriebstechnik zeigt
die Grafik (vergrößerbar).
// Verwendete Getriebemodelle //
Die 218 fährt mit den Getrieben zweier deutscher Hersteller.
Eine Bauart ist das L 820 brs von
Voith, das zweite Getriebe wurde von der Firma MTU hergestellt
und hat die Bezeichnung K 252 SUBB.
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Das
Getriebe nimmt die Leistung des Dieselmotors auf, setzt für
den Antrieb der Lokomotive etwa 2.020 PS um und verteilt die
verbliebene Leistung an die Nebenaggregate. Dazu zählen
etwa 550 PS, die für den Antrieb des Heizgenerators fest
eingeplant und ansonsten nicht für den Lokantrieb
übertragbar sind.
An den Rädern der Lok kommen effektiv -bedingt durch den
Wirkungsgrad des Getriebes- ungefähr 1.800 PS zum Einsatz.
Beide Getriebe-Modelle können im Stillstand zwischen Übersetzungen
für 140 km/h bzw. 100 km/h wechseln und erreichen diese
Geschwindigkeiten über zwei Wandler ("Gänge").
Der Schaltpunkt für die Schnellgangübersetzung liegt,
mit Fahrstufe 15, bei ~ 100 bis 110 km/h.
Mit der hydrodynamischen Bremse
des Getriebes kann die Lok nahezu verschleißfrei bremsen.
Bei großer Bremsleistung entsteht durch die H-Bremse lediglich
Abwärme. Dabei drehen die Räder der Lok, verbunden
mit einem Pumpenrad im ölgefüllten Getriebe, gegen
ein feststehendes Turbinenrad.
Die
deutsche Maschinenbaufirma Voith ist ein weltweit führender
Hersteller im Bereich hydrodynamischer Getriebe und hat auch
nach Fertigstellung der BR 218 die Entwicklung solcher Getriebe
fortgesetzt. Im Jahr 2006 hat man mit der eigenen Lokkonstruktion
"Maxima" eine hydrodynamische Leistungsübertragung
von ~5.000 PS realisiert.
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Kühlanlagen: Der Betrieb und die Bauarten |
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Das
Kühlsystem der 218 nimmt über mehrere Wärmetauscher
Energie auf, die durch den Betrieb der Maschinenanlage als Wärme
anfällt. |
Behr-Kühler
in Bauform "A" hängt im Dachbereich von 218 220.
Asymmetrie
der Dachjalousien durch Haupt-
u. Nebenkühlkreis.
A-
und V-Form beschreiben die Lage der Kühlerblöcke zueinander.
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Neben dem Motor und seinen Turboladern, produziert vorrangig
das Getriebe sehr viel Wärme, die durch Reibung seines
Öls beim Beschleunigen und Bremsen entsteht. Die Öltemperaturen
der Aggregate werden herabgesetzt, indem die Wärme innerhalb
eines zugehörigen Wärmetauschers auf das Kühlwasser
übertragen wird. Das Kühlwasser wird über Pumpen
und Rohrleitungen zu einer zentralen Kühlanlage transportiert,
in der dem Wasser die Wärme entzogen wird, um nachfolgend
den Kreislauf gekühlt fortzusetzen. Umgekehrt, überträgt
die Vorheiz- und Warmhalteanlage über das Kühlwasser
Wärme an den Motor.
Weil die 218-Reihe neben vielen Motoren auch drei unterschiedliche
Kühler-Bauarten im System hat, haben einige Maschinen einen
unverwechselbaren Sound. Die vielen Kombinationen aus Motoren
und Kühlern "charakterisieren" dabei einzelne
Loks.
// Bauarten //
Die Voith-Kühlanlage
wurde selten verwendet, die Lamellen öffnen längs
zum Lokkasten. Dieser Kühler ist der markanteste: Unter
voller Belastung arbeitet er heulend und hochfrequent. Zwei
Ventilatoren werden über Gelenkwelle und Keilriemen, durch
ihre Flüssigkeitskupplung gesteuert, angetrieben. Die Dachjalousien
werden durch den von den Lüfterrädern erzeugten Luftdruck
geöffnet. Wird die Maschinenanlage abgestellt, klappen
die Lamellen deshalb deutlich hörbar zu. Diese Anlage wurde
etwa 25 mal, unter anderem in 218.3 verbaut (z.B. 218 307, 311,
315, 321, 322, 833(ex 383)).
Von der Firma Behr ist eine Kühlanlage
in A-Form in Betrieb, die ihre
Lamellen quer zum Lokkasten öffnet. Zwei Lüftermotoren
werden mit Öl angetrieben, durch dessen Mengenbegrenzung
eine Drehzahlsteuerung möglich ist. Die Dachjalousien werden
ebenso durch einen Öldruck geöffnet. Diese Anlage
wurde mit Abstand am häufigsten verbaut und ist bei den
Loks der ersten drei Bauserien zu finden.
Auch von der Firma Behr wurde eine
Anlage in V-Form hergestellt. Auf
dem Dach ist sie am großen Gitterrost zu erkennen. Ein
durch Öl angetriebener Lüftermotor saugt die Luft
durch die Kühlerblöcke an und drückt sie durch
das Dachgitter nach außen. Diese vereinfachte Anlage sorgt
hauptsächlich bei den 218.4, sowie bei fast allen Pielstick-Loks
für Kühlung.
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Pneumatik
ist durch Druckluft verrichtete Arbeit und Informationsübertragung.
Sie ist ein wichtiges Stell- und Steuersystem der 218. |
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Absperr-
und Umstellhähne (oben) und
einer
der Hauptluftbehälter (unten).
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Die Druckluft ist in Speichern vorrätig und im Wesentlichen
temperaturunempfindlich, womit die Betriebssicherheit der Pneumatik
grundsätzlich gewährleistet ist.
// Produktion und Speicherung
der Druckluft //
Auf der Lok befinden sich zwei elektrisch angetriebene Kompressoren
(Luftpresser), die jeweils 1.180
l Luft pro Minute fördern und eine Leistungsaufnahme von
je 9,5 kW haben. Während des Betriebs sind sie durch die
geöffnete Jalousie, neben der Tür des Führerstands
2, zu sehen und deutlich zu hören.
Die Druckluft wird in insgesamt 14 Behältern gespeichert.
Drei davon sind Hauptluftbehälter mit einem Speichervolumen
von 1.000 l (2x 400 l, 1x 200 l). Das restliche
Speichervolumen von 464 l verteilt sich z. B. auf Sonderluft-
und Steuerluftbehälter, für verschiedene Anwendungen
auf und an der Lok.
// Anwendung //
Die Haupt-Bremsanlage der BR 218 wird mit Druckluft gesteuert.
Jedes Drehgestell besitzt 4 Bremszylinder, die pro Rad 2 Bremsklötze
zum Anlegen bringen.
Die Druckluftbremse kann mit der Bremsleistung der H-Bremse
(Getriebe) kombiniert werden, allerdings kommt im Schnellgang
unter 45 km/h nur noch die Druckluftbremse zum Einsatz. Die
Zugbremsen werden von der Lok aus angesteuert, weshalb zwischen
den Fahrzeugen Druckluftschläuche verbunden werden.
Die Lok verwendet die Kraft komprimierter Luft zusätzlich
für den Antrieb bzw. die Funktion verschiedenster Mechanik,
innerhalb der gesamten Konstruktion. Hierzu zählen unter
anderem:
-
Scheibenwischer und Scheibenwaschanlage
- Sanden (Für erhöhte Reibung
Rad-Schiene)
- Hoch- und Tieftonpfeife
- Spurkranzschmierung (Räder)
- Jalousien Lokseitenwand Öffnen/Schließen
-> automatische Steuerung (Kühl-/Presserbetrieb)
-> manuelle Steuerung über Ventil (Seitenwand)
- Ansteuern des Dieselmotorreglers
- Ansteuern des Getriebes
- Zuschalten des Heizgenerators (Kupplung)
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Nebenaggregate: Zugheizung,
Licht- Anlassmaschine |
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Als
ein Teil der Loksysteme, werden die folgenden Einrichtungen und
Maschinen genauer beschrieben: |
Die
37 PS leistende Licht- Anlassmaschine der BR 218.
Die
Zugsammelschiene, die elektrische Energie überträgt,
ist neben dem Puffer zu finden.
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// Die Licht- Anlassmaschine
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Eine E-Maschine übernimmt auf der 218 das Durchdrehen des
Dieselmotors zum Start, sowie die elektrische Energieversorgung
der Lokomotive. Die Maschine besitzt eine Leistung von 27 kW
(37 PS). Ist der Diesel in Betrieb, wird zum Laden der Lokbatterien
(110 Volt Spannung) diese Lichtmaschine verwendet (130 Volt
Spannung). Auf der BR 218 sind Maschinen von BBC und Demag /
Conz verbaut.
// Der Heizgenerator als Zugheizanlage
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Auf der Lokseite des Führerstands 2 befindet sich ein größerer
Drehstrom-Synchrongenerator der Firma Siemens. Seine Aufgabe
ist das generieren von elektrischer Energie für den Wagenzug.
Das Laden der Waggon-Batterien, die Beheizung des Zuges, sowie
alle weiteren elektrischen Verbraucher, erfordern diesen Heizgenerator
der Diesellok. Er wird über das Getriebe durch den Dieselmotor
angetrieben und läuft auf einer Drehzahl zwischen 1.660
und 3.000 U/min. Seine Leistung beträgt etwa 400 kW (543
PS) bei 1.000 V Heizspannung. Bei langen Wagenzügen mit
hohem Energieverbrauch, z. B. durch Klimaanlagen, kommt dieser
Generator an seine Grenze und macht Doppeltraktionen erforderlich.
Ein Zug mit ~8 Reisewaggons kann immer noch von einer Lok mit
Energie versorgt werden.
Der Heizgenerator kann einen regelmäßigen Drehzahlwechsel
des Dieselmotors fordern. Weil der aufgenommene Strom des Zuges
variiert, läuft der Motor selbstständig auf verschiedenen
'Heizdrehzahlstufen'. Wird nach dem Motorstart die Heizung (der
Generator) zugeschaltet, steigt die Dieselmotordrehzahl auf
etwa 1.070 U/min an. Je nach Stromaufnahme des Zuges, läuft
der Diesel dann im Heizbetrieb zwischen 920 und 1.070 U/min
(Über bzw. unter 160 A Strom wird beispielsweise die Drehzahl
gewechselt).
Bei Doppeltraktionen ist der Betrieb mit beiden Heizgeneratoren,
oder die Energieversorgung durch eine Lok möglich.
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