Zweihundert Kilometer pro Stunde nach Fahrplan

Teil 8 : Beschleunigtes Anfahren                  

In roter Schrift: Bemerkungen aus heutiger Sicht und historische Daten. Alles andere Fiction!
 
 

"Zurück zum Anfang!", würde es bei einen Spiel heißen. Manch einem Teilnehmer des Arbeitskreises mag es aber nicht so leicht, wie bei einem Spiel, gefallen sein, die bisherigen Entwürfe ad Acta zu legen und neu anzufangen.

Das klingt jetzt allerdings dramatischer, als es ist. Und es ist ja auch absolut nichts Ungewöhnliches, wenn neue Erkenntnisse zu einem Bruch in der geradlinigen Entwicklung führen. Die bisherigen Ergebnisse sind ja nicht verloren, sondern können weitgehend in die weitere Arbeit einfließen.

Ausgelöst wurde der Wunsch nach einem Konzeptwechsel wohl durch das allgemeine Unbehagen über die drei riesigen Radsätze. Gut, mit dem Raddurchmesser von fast drei Metern würde man leben müssen, wenn man mit bewährter Technik einen zuverlässigen Dauerbetrieb bei 200 km/St. garantieren will. Aber müssen es wirklich drei gekuppelte Radsätze sein?

Auf den ebenen Strecken, z.B. Berlin- Hamburg, waren vor den schweren D− Zügen lange Zeit nur Zweikuppler zu finden, z.B. in fast hundert Stück die preußische S9. Selbst 570t schwere Züge sollen ihr zugemutet worden sein. Selbst wenn das wohl bei schlechtem Wetter vorsichtshalber in Doppeltraktion erfolgte, ist das beachtenswert. Denn das Reibungsgewicht der S9 betrug nur 33t. In Bahnhöfen ist die höchste Zugkraft beim Losreißen erforderlich, weil die Rollreibung danach kleiner als die Haftreibung ist. Der Rollwiderstand ist nicht daran Schuld, wenn bei niedriger Geschwindigkeit ein Schleudern auftritt. Das ist nur durch zuviel Dampf gegen den Beschleunigungswiderstand erklärbar. Ist das Losreißen erst geschafft, das durch Zusammendrücken des Zuges durch kurzes Rückwärtsfahren erleichtert wird, können auch Zweikuppler solch schwere Züge fortbewegen. Die Beschleunigung ist natürlich gering.

Im Ausland gibt es erfolgreiche Beispiele, wo man von 2C1- Schnellzugloks auf 2B2- Nachfolger übergegangen ist, alle natürlich nur für Flachland- Strecken. Man muss allerdings dazu erklären, dass das Reibungsgewicht, und damit die Anfahr- Zugkräfte dabei etwa gleich groß geblieben sind. Der inzwischen erfolgte Streckenausbau hatte eine wesentliche Erhöhung der zulässigen Achslast erlaubt. In unserem Fall ist man allerdings schon von 20 Tonnen pro Radsatz ausgegangen, und eine weitere Erhöhung, etwa auf in den USA übliche Werte, dürfte in sehr ferner Zukunft liegen.

Im Hügelland kann ein Halt auf einer Steigungsstrecke Probleme bereiten. Das kann es auf sonst ebenen Strecken auch bei Überwerfungen in der Nähe größerer Knoten geben. Da können selbst Dreikuppler- Schnellzugloks beim Anfahren auf nassem Gleis starke Schleuderneigung zeigen. Bei den heutigen Gewichten der Schnellzüge ist man erst mit einem Reibungsgewicht von 4 x 20 = 80t auf der sicheren Seite. Was sich mit den großen Radsätzen aber selbst mit einer Lok nach Garratt- Anordnung kaum realisieren ließe.

Betrachtet man andererseits den Betrieb bei Spitzengeschwindigkeit, so wird die gesamte Zylinderleistung zur Überwindung des Roll- und Luftwiderstandes des Zuges verwendet. Nehmen wir mal den glatten Wert von 3000 PS ( 2208 kW ) an! Das sind rund vier Tonnen mal 200 km/Stunde. Um eine Vortriebskraft, die ein Gewicht von vier Tonnen heben könnte, auf die Schiene zu bringen, würde sogar ein einziger Radsatz mit 20 Tonnen Reibungsgewicht ausreichen. Bei 100 km/St. sollten es aber zwei gekuppelte Radsätze sein, um die bei voller Kesselleistung dann acht Tonnen überwiegend in Beschleunigung umsetzen zu können, ohne dass die Räder durchdrehen.

Wir wollen es mit dieser sehr groben Abschätzung genug sein lassen. Für das Gelingen einer Lokomotiv- Konstruktion ist die Berechnung der Zylinderabmessungen in Abhängigkeit von der Antriebs- Geometrie, von der Dampfleistung des Kessels und nicht zuletzt von den betrieblichen Anforderungen eine wichtige Aufgabe. Dabei kommt eine Optimierung für Höchstgeschwindigkeit zu völlig anderen Dimensionen als eine für gutes Anfahren und rasches Beschleunigen. Da liegt es nahe, sich eine Trennung der Aufgaben zu wünschen.

Die bisher vorgestellten Entwürfe hatten gezeigt, dass der leistungsfähige, aber recht schwere Kessel zu einer hohen Achs- Anzahl führen wird. Da könnte man sich doch eine Drehgestell- Lokomotive vorstellen, bei der das eine Drehgestell mit zwei 3m− Kuppelradsätzen ausgerüstet ist, das zweite Drehgestell aber einen zweiachsigen Antrieb mit nur 1,3m großen Rädern besitzt. Dieses könnte, gleiche gesamte Zylinder- Querschnittsfläche angenommen, die 2,3- fache Zugkraft entwickeln. Weil der Hauptantrieb beim Losfahren aber mitarbeitet, reichen schon 43% des Querschnitts, um die Zugkraft der Lokomotive zu verdoppeln.

Das Starttriebwerk wäre wie bei einer Güterzuglok dimensioniert. Seine Leistung würde ab etwa 50 km/St. zurückgehen, und bei etwa 70 km/St. würde die Hauptlast der Beschleunigung auf das großrädrige Triebwerk übergehen. Die maximal zulässige Drehzahl des Hilfsantriebs, abhängig von der Dimensionierung, bestimmt dann die Grenzgeschwindigkeit. Bei 1300mm- Rädern und 400 Umdrehungen/Minute rund 100km/h. Darüber muss er ausgekuppelt werden.

Das Problem ist nur: Keine der bekannten Trennkupplungs- Arten ist je auch nur annähernd für solche Drehmomente gebaut worden, wie sie hier beim Anfahren herrschen. Es gibt Vorschläge, aber die Realisierung würde zu einer sehr schweren Baugruppe fühen. Zusammen mit dem Gewicht der zwei, oder besser drei, zusätzlichen Anfahr- Zylinder, erscheint der Nutzen der Einrichtung doch in Frage gestellt zu sein.

Man entsann sich aber zweier einst Aufsehen erregender Lokomotiven: 1896 baute Krauss in München unter Chefkonstrukteur Helmholtz eine 2'A1'- Lok, bei der zwischen Drehgestell und Antriebsachse ein Hilfsantrieb auf die Schiene abgesenkt werden konnte. Der verbesserte Nachfolger aus dem Jahr 1900 mit der Achsanordnung 2'B1' hatte den Hilfsantrieb in der Drehgestellmitte. Das Absenken und Andrücken an die Schiene geschah mit Dampfkraft.

In Bild 1 ist gezeigt, wie so etwas bei der 200 km/St.- Lok aussehen könnte. In der oberen Hälfte ist der Zustand beim Anfahren dargestellt. Das Aufliegergewicht verteilt sich in diesem Beispiel wegen der gleichschenkligen Ausgleichshebel zwischen den Federn gleichmäßig auf alle sechs Achsen. Dass die äußeren in Drehgestellen ( bzw. Subdrehgestellen, wenn alles ein Antriebs- Drehgestell ist ) laufen, spielt hier keine Rolle, weil diese nicht an Kugelgelenken hängen, sondern sich nur um die vertikale Achse drehen können. Auch eine ungleichmäßige Belastung zwecks Erhöhung des Reibungsgewichtes der mittleren Antriebsachsen ist durch Veränderung der Ausgleichshebel erreichbar.

Die beiden Ausgleichshebel vor und hinter den beiden Antriebsachsen drehen sich nicht um feste Achsen, sondern um zu den Drehgestellen hin verschiebbare. Die Hebel werden durch horizontale Stützen festgehalten, so dass das Gelenk, wie ein Kreuzkopf auf dem Führungslineal, ans andere Ende des Hebels gleitet, ohne diesen mitzunehmen. Im unteren Teil von Bild 1 erkennt man, dass der Drehpunkt über den Angriffspunkt der Stütze von Feder 2 ( bzw. 5 ) hinaus wandert. Die Hebel verlieren dadurch ihre Funktion als Ausgleichshebel. Vielmehr werden sie durch die genannten Stützen bis an die angedeuteten Anschläge angehoben. Dabei ziehen sie die Antriebs- Radsätze von den Schienen. Ein Lastausgleich erfolgt jetzt nur noch zwischen den Achsen innerhalb eines (Sub−) Drehgestells.

Im Augenblick sind die Mitarbeiter des Arbeitskreises dabei, zu untersuchen, welche der bisherigen Konzepte sich vorteihaft durch einen solchen abhebbaren Startantrieb verbessern lassen, bei gleichzeitiger Einsparung eines 3m- Radsatzes. Man hofft, dass sich das Gesamtgewicht dadurch kaum erhöht, weil nicht nur die sieben Tonnen des Radsatzes, sondern auch die Kuppelstangen, Federn und drei Meter des hochliegenden Rahmens entfallen. Die Zylinder des Hauptantriebes können im Durchmesser reduziert werden, was sich nicht nur in deren Eigengewicht, sondern in deren gesamten Umgebung gewichtsparend auswirkt.

Falls sie den wichtigen Hinweis vermissen, dass sich durch das Weglassen des dritten Kuppel- Radsatzes auch eine wesentlich bessere Kurvengängigkeit als Vorteil ergibt, sei noch hinzugefügt, dass man damals diesbezüglich recht zuversichtlich war. Man hatte die seitenverschiebbaren Radsätzen, die Kraus- Helmholz- Drehgestelle und ähnliche, und nicht zuletzt die amerikanischen Vorbilder, die langen, und trotzdem für enge Kurven im Bahnhofsbereich tauglichen, schweren Lokomotiven, die auch vor einigen spurkranzlose Rädern nicht zurückschreckten. Dass dies nur gerade wegen der hohen Radsatzlasten funktionierte, sahen wenige Fachleute. Daher entstanden in den 1930−er Jahren die langen Einheitsloks BR06 und BR45 mit etwa 1m längerem, ungelenktem Radstand, als bisher die Grenze gewesen war. Diese Loks zeigten dann prompt Entgleisungsgefahr auf engen Weichen.
Aber Anfang der 1930−er Jahre hätte man ohne Hemmungen drei 2800mm- Radsätze in demselben Rahmen laufen lassen.

Fortsetzung Teil 9