Laufwerk mit Antrieb

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Ein Merkmal der Triebzüge war, dass sie sehr leicht gebaut wurden. Dabei wurde ein grosser Teil bei den Fahrwerken eingespart. Bei normalen Reisezugwagen kommen zweiachsige Drehgestelle zur Anwendung. Beim Gewicht ergeben sich dadurch nur geringe Achslasten. Bei einem Verzicht, würde die Achslast zwar ansteigen, aber viel Gewicht eingespart werden. Möglich wurde dies, da wir einen einheitlichen Triebzug erhalten haben.

Bei den Triebzügen der Bauart Flirt ging man daher einen neuen Weg. Dieser erlaubte den Verzicht auf nicht weniger als drei Drehgestelle.

Da man bei diesen durchaus ein Gewicht von rund vier bis fünf Tonnen rechnen kann, eine Reduktion um bis zu 15 Tonnen.

Jedoch mussten die Laufwerke anders positioniert wer-den und dabei kam man zum Gliederzug. Damals be-kannt waren diese Lösungen bei den in Frankreich ver-kehrenden TGV.

Die Achsfolge wurde daher mit Bo‘2‘2‘2’Bo‘ angegeben. Lediglich bei der Baureihe RABe 524 gab es davon bei den Nummern 524 101 bis 524 117 eine Abweichung, da dort zwei Laufdrehgestelle mehr benötigt wurden. Genau bedeutete das, dass hier die Achsfolge mit Bo‘2‘2’2’2‘2’Bo‘ benannt wurde. Damit erkennen wir bereits, dass bei allen Zügen lediglich die beiden Enddrehgestelle angetrieben wurden. Mehr Triebachsen wären aber möglich gewesen.

Bei der Betrachtung der einzelnen Drehgestelle können wir daher zwischen den Triebdrehgestellen und den Laufdrehgestellen unterscheiden. Beginnen werden wir dabei mit den im Triebzug eingereihten Laufdrehgestellen. Je nach Konfiguration waren drei oder fünf solche vorhanden und sie wurden bei allen Modellen als Jakobsdrehgestelle ausgeführt. Diese boten gegenüber den herkömmlichen Lösungen viele Vorteile.

Die Jakobsdrehgestelle erhöhten die Sicherheit bei allfälligen Entgleisungen des Triebzuges. Durch die Tatsache, dass bei dieser Konstruktion das Drehgestell immer im halben Winkel zum Kasten stand, wurde auch garantiert, dass es richtig im Gleis stand und so optimal geführt wurde. Das hatte zur Folge, dass die Kräfte im Gleis deutlich gesenkt werden konnten. Die zweiteilige Abstützung verteilte die Achslasten zudem optimal auf die beiden Achsen.

Diese Laufdrehgestelle besassen einen Rahmen, der aus Stahl gefertigt wurde. Hier wurde auf dieses schwere Metall gesetzt, da es sehr zäh war und so weniger zu Brüchen neigte. Zudem entstand so ein stabiler Drehgestellrahmen. Sein Merkmal war die besonders flache Konstruktion, die dank der Bauweise als Jakobsfahrwerk möglich wurde. Das zeigte sich beim Fussboden, den wir später noch genauer ansehen werden.

In jedem Laufdrehgestell wurden zwei Achsen einge-baut. Diese besassen zwei Scheibenräder und aussen liegende Lager. Der Durchmesser der neuen und daher nicht abgenützten Monoblocräder wurde mit 750 mm angegeben.

Bei den Achslagern kamen doppelreihige Rollenlager, wie sie sich seit Jahren bewährt hatten, zum Einbau. Die geschlossene Ausführung dieser Lager erlaubte auch eine dauerhafte Schmierung mit Fett.

Abgefedert wurden die Laufachsen mit Schrauben-federn, die über dem Achslager eingebaut wurden. Die-se Federung waren dank der kurzen Schwingungsdauer für hohe Geschwindigkeiten geeignet.

Jedoch führte gerade diese Schwingungsdauer der Fe-derung zu unkontrolliertem Aufschaukeln. Damit dieser negative Effekt gedämmt werden konnte, wurden hy-draulische Dämpfer verwendet. Eine Lösung, die durch-aus bekannt war.

Geführt wurden diese mit einem Abstand von 2 700 mm eigebauten Radsätze mit einfachen Radsatzlenker. Die-se Radsatzführung lagerte im Drehgestellrahmen in speziellen Gummi-Metall-Buchsen.

Daher waren die Achsen nicht fest geführt und sie konnten sich so passiv gesteuert radial einstellen. Eine Lösung, die den Verschleiss der Spurkränze verringern sollte und dabei auch das Gleis schonte. Damit wurde den engen Radien in der Schweiz Rechnung getragen.

Um die geforderte Höchstgeschwindigkeit von 160 km/h zu erreichen, wurde auf eine gute Führung der Radsätze im Gleis geachtet und die Drehgestelle zudem mit Dämpfern stabilisiert.

Dadurch konnten sie auch bei hohen Geschwindigkeiten ruhig laufen und kamen nicht ins Schlingern. Dadurch zeichnete sich das Fahrzeug auch bei hohen Geschwindigkeiten mit einem sehr ruhigen Fahrverhalten aus, bot aber auch in engen Bögen einen optimalen Lauf.

Die auftretenden Längskräfte zwischen Wagenkasten und den Laufdrehgestellen wurden durch Drehzapfen mit Lemniskatenführungen übertragen. Diese Drehzapfen waren jedoch nicht vollständig entkoppelt, so dass sie den Schall von den Fahrwerken auf den Kasten übertrugen. Dadurch musste dieser mit Beschichtungen zur Schallisolation konstruiert werden. So wurde wirksam verhindert, dass er bei hohen Geschwindigkeiten nicht zu dröhnen begann.

Das Jakobsdrehgestell war ge-genüber den Kästen mit Luft-federn abgefedert worden. Sie besassen eine integrierte Not-lauffeder, die auch eine Fahrt mit defekter Luftfederung er-laubte.

Um den notwendigen Platz die-ser Luftfedern zu erhalten, wur-den im Kasten Aussparungen vorgesehen.

Diese wirkten sich im Fahrgast-raum nicht negativ aus, da in diesem Bereich Sitze montiert wurden. Sie sehen, wie optimal der benötigte Platz gewählt wurde.

Wir können nun zu den Trieb-drehgestellen wechseln. Diese waren als normale Drehgestelle aufgebaut worden und bestan-den ebenfalls aus Stahl.

Gerade die hier auftretenden Kräfte konnten nur mit diesem Metall aufgenommen werden.

Trotzdem gab es zu den Lauf-drehgestellen beim Aufbau kei-ne grossen Unterschiede und auch die beiden Achsen wurden auf die gleiche Weise eingebaut und daher konnten auch sie sich radial einstellen.

Bei den Scheibenrädern, die auch hier als Monoblocräder ausgeführt wurden, gab es jedoch einen Unterschied. Hier wurde ein Durchmesser von 860 mm vorgesehen. Wobei dieser Wert nur bei der ersten Serie so gewählt wurde. Die nachfolgenden Triebzüge hatten mit 870 mm leicht grössere Radsätze erhalten. Wobei der Unterschied so gering war, dass alleine die Abnützung den Wert wieder angleichen konnte.

Damit Platz für die Luftfedern zwischen Drehgestell und Kasten geschaffen werden konnte, wurde der Drehgestellrahmen gekröpft ausgeführt. Beim Aufbau entsprachen sie den Federn, wie sie bei den Laufdrehgestellen verwendet wurden. Da aber hier bedingt durch den Antrieb und die grössere Bauhöhe der niedere Fussboden nicht gehalten werden konnte, war es nicht möglich einen kompletten niederflurigen Bereich zu schaffen.

Auch hier kamen Luftfedern mit einer integrierten Notlauffeder zur Anwendung. Gerade bei Reisezügen hatte sich die Luftfederung bei der Sekundärfederung durchsetzen können. Hier bestand der Vorteil, dass die vom Antrieb im Drehgestell erzeugten Schwingungen übertragen wurden. Doch auch hier konnte das Drehgestell alleine mit der Luftfeder nicht an der Stelle gehalten werden, es musste eine andere Lösung gefunden werden.

Einen Drehzapfen, wie in den Laufdrehgestellen konnte wegen der benötigten Bauhöhe nicht verwendet werden. Dabei erinnerte man sich jedoch an eine bereits verwendete Lösung.

Diese bestand darin, dass am Kasten ein Querträger montiert wurde, der mittig unter dem Drehgestellrahmen geführt wurde. Dabei verhinderte dieser Träger auch, dass das Drehgestell abfallen konnte, wenn der Triebzug ange-hoben wurde.

Mit Pendeln war schliesslich das Drehgestell an diesem Träger aufgehängt worden. Diese Pendel wurden nicht senkrecht, sondern in einem Winkel eingebaut.

Das sich drehende Laufwerk sorgte damit dafür, dass der Kasten auf einer Seite angehoben wurde. Auf der gegenüberliegenden Seite erfolgte der umgekehrte Vorgang. Durch die Masse des Kastens, sollten jedoch die Kräfte wieder ausgeglichen werden, der Kasten zentrierte sich so selber.

Dadurch wurde kein Drehzapfen benötigt und das Drehgestell drehte sich um einen virtuellen Drehpunkt. Diese Lösung verwendete man schon bei anderen Fahrzeugen, wie bei den Baureihen Re 4/4 II und Re 6/6, und war ausge-sprochen erfolgreich.

Nebeneffekt war, dass dieser Aufbau die Höhe des Drehgestells reduziert und der Boden darüber nicht so hoch war. Negativ war hingegen, dass damit keine Zugkräfte übertagen werden konnten.

Bisher haben wir nur Drehgestelle erhalten, die auf eine etwas unübliche Art unter dem Kasten montiert wurden. Damit daraus Triebdrehgestelle werden konnten, musste ein Antrieb eingebaut werden. Dieser war so ausgelegt worden, dass jede Triebachse über einen eigenen Motor verfügte. Eine Lösung, die sich in der Schweiz seit Jahren etablieren konnte. Jedoch erkannten die aufmerksamen Leser diesen Punkt schon bei der Achsfolge.

Wurden früher die Antriebe von Mechaniker, oder vom Elektriker gebaut, war das nicht mehr der Fall. Für den Antrieb griff man daher auf einen Zulieferer zurück. Hier stammte der Antrieb daher von der Firma Voith Turbo St. Pölten.

Das Modell vom Typ SZH595 war gegenüber der Achse komplett abgefedert worden. Aus diesem Grund waren auch hier alle Punkte erfüllt, dass der Triebzug mit Ge-schwindigkeiten von 160 km/h verkehren konnte.

Es wurde ein Hohlkardanwellenantrieb verbaut. Dabei wurde das Drehmoment des Fahrmotors zuerst von einem Ritzel auf ein Grossrad übertragen. Dieses Getriebe besass schräg verzahnte Zahnräder.

Zur Schmierung der Zahnflanken, war ein Ölbad vorhan-den, wie es sich seit nahezu 100 Jahren durchsetzen konnte. Da mittlerweile die Dichtungen verbessert werden konnten, war der Verlust an Schmiermittel sehr gering.

Das Drehmoment des Fahrmotors wurde über dieses voll abgefederte Getriebe auf die im Antrieb eingebauten Gummikeilpakete übertragen.

Von dort gelangte das Drehmoment schliesslich auf die Hohlwelle. Diese wiederum war um die Achse aufgebaut worden und war mit dem Rad verbunden. Die Federung wurde dabei in den Gummikeilpaketen ausgeglichen. Daher war die ungefederte Masse nicht optimal ausgenutzt worden.

Dank der vollständigen Entkopplung der Triebachse gegenüber dem Getriebe, konnte sich die Achse auch radial einstellen. Das führte dazu, dass die Spurkränze des führenden Radsatzes nicht so stark abgenützt wurden und so eine problemlose Zulassung zur Zugreihe R möglich war. Ein Punkt, der gerade bei einem Fahrzeug für den Personenverkehr ausgesprochen wichtig ist. Die vom Hersteller beim Antrieb gewählten Massnahmen sollten der Baureihe Re 4/4 II entsprechen.

In den Triebachsen wurde das Drehmoment der Fahrmotoren schliesslich mit Hilfe der Haftreibung zwischen Lauffläche und Schiene in Zugkraft umge-wandelt.

Die diesen physikalischen Gesetzen unterworfene Umwandlung, konnte nicht verändert werden. Gerade bei Adhäsionsbahnen ist jedoch die optimale Ausnutzung einer guten Haftreibung besonders wichtig. Jedoch reduzieren sich diese Werte bei schlechtem Zustand der Schienen.

Um daher die Adhäsion bei schlechtem Schienenzustand zu verbessern, wurden die Triebachsen mit Sandstreueinrichtungen versehen. Diese Anlagen wirkten in jedem Triebdrehgestell bei beiden Rädern auf die vorlaufende Triebachse.

Sie bestanden aus dem Sandbehälter und dem Sanderrohr. Dank der opti-mierten Ausführung konnte das Rohr so ausgerichtet werden, dass der Quarzsand optimal auf die Schienen abgelegt wurde.

Die Zugkraft wurde über die Radsatzlenker auf den Drehgestellrahmen über-tragen. Jedoch konnte sie weder über die Aufhängung, noch über die Federung auf den Kasten übertragen werden. Daher musste eine Lösung angewendet werden, die sich schon bei den Lokomotiven der Baureihen Re 4/4 II und insbesondere Re 460, sehr gut durchsetzen konnte. Aus diesem Grund verfügte auch dieser Triebzug über eine Tiefzugvorrichtung.

Dank dieser Tiefzugvorrichtung war eine optimale Kraftübertragung der Räder auf die Schienen möglich. So sorgte diese dafür, dass die normalerweise entlastete erste Triebachse auf die Schienen gedrückt wurde. Dadurch neigte diese nicht mehr so stark zum Schleudern. Nur so war es möglich, die hohen Zugkräfte auch auf die Schienen zu übertragen. Erfahrungen damit hatte man in der Schweiz schon seit vielen Jahren.

Über die Zugstangen der Tiefzugvorrichtung wurde die Kraft schliesslich auf den Kasten übertragen. Da keine Anhängelast mitgeführt werden konnte, wurde die Zugkraft in Beschleunigung umgewandelt. Bei den vierteiligen Modellen wurde eine maximale Beschleunigung von 1.2 m/s2 erreicht. Damit diese auch wirklich erreicht wurde, überliess man beim Bau nichts dem Zufall. Selbst die Verteilung der Achslasten wurden bei diesem Fahrzeug optimiert.

Das vierteilige Fahrzeug mit einem Gewicht von rund 120 Tonnen stützte sich auf zehn Radsätze ab. Rechnerisch ergab das für jede Achse eine Achslast von 12 Tonnen.

Dank der ausgeklügelten Konstruktion, wurden diese aber nicht gleichmässig verteilt, wodurch der Zug unterschiedliche Achslasten hatte. Diese be-trachten wir nun etwas genauer, denn genau diese war für die Ausnutzung der Zugkraft ein entscheidendes Kriterium.

Der grösste Anteil des Gewichtes stützte sich über die beiden Triebdreh-gestelle ab. So ergab das bei diesen beiden Drehgestellen für jede Achse eine Achslast von 20 Tonnen, was der üblichen Achslasten in Europa entsprach.

Der Triebzug konnte damit auf den Strecken für die Streckenklasse C3 eingesetzt werden. Auch wenn tiefere Klassen noch vorhanden waren, der Triebzug war in der Schweiz nahezu ohne Beschränkungen einsetzbar.

Damit war jedoch auch eine verbesserte Übertragung der Zugkraft möglich und die Triebachsen drehten auch dank der Tiefzugvorrichtung nicht so schnell leer durch.

Dies bedeutete aber auch, dass 80 Tonnen des ganzen Zuges alleine auf den Triebachsen ruhten. Erreicht wurde das damit, dass die gesamte elektrische Ausrüstung auf dem Triebdrehgestell ruhte und so auch das Gewicht dort zu finden war. Es entstand so eine möglichst optimale Ausnutzung der Kraft.

Die restlichen 42 bis 46 Tonnen wurden dann auf die sechs Laufachsen verteilt. Somit waren die Laufachsen nur mit einem Gewicht von gut acht Tonnen belastet worden. Das reduzierte die Führungskräfte im Gleis zusätzlich, so dass die Laufdrehgestelle sehr gute Laufeigenschaften hatten. Und so dem Zug zu einem ruhigen Fahrtverlauf auch bei höheren Geschwindigkeiten verhalfen. Ein Punkt, der klar auf die Zufriedenheit der Kunden wirkte.

 

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