Mechanische Konstruktion

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Das maximale Gewicht der Lokomotive sollte gemäss Pflichtenheft der SBB 81 Tonnen nicht übersteigen. Sehr schnell war klar, dass sich hier grosse Probleme ergeben würden. Die benötigte elektrische Ausrüstung hatte ein sehr hohes Gewicht. Die Folge davon war, dass der Kasten der Lokomotive so leicht wie nur möglich gebaut werden musste. Aus diesem Grund wurde nur dort Stahl verwendet, wo das auch notwendig war. An anderen Orten kam neu auch Kunststoff zur Anwendung.

Der selbsttragende Kasten besass einen massiven Untergurt aus Stahl. Dieser wurde für die Übertragung der Zugkräfte von den Drehgestellen auf die Kupplung und der Stosskräfte von den Puffern auf die Drehgestelle genutzt. Stabilisiert wurde der Untergurt durch die Böden des Maschinenraumes und der beiden Führerstände. Er war das massivste Bauteil der gesamten Lokomotiven, denn hier konnte kein Gewicht eingespart werden, da hier die Kräfte beherrscht werden mussten.

Im Untergurt integriert war der eigentliche Stossbalken, der die üblichen Zug- und Stossvorrichtungen erhalten hatte. Dabei wurde er für die Aufnahme der automatischen Kupplung vorbereitet, was bei Lokomotiven der SBB schon seit längerer Zeit üblich war. Daher erhielten auch die Re 460 einen im Kasten integrierten Stossbalken, was spezielle Massnahmen bei der Montage der seitlichen Puffer bedingte.

Die mit rechteckigen Puffertellern ausgerüsteten Hülsenpuffer wurden nicht direkt auf dem Untergurt montiert. Sie besassen, die schon bei älteren Maschinen angewendeten Zerstörungsglieder. Diese Zerstörungsglieder erlaubten die Aufnahme der Kräfte bei Anprällen mit kleiner Geschwindigkeit ohne Beschädigungen am Kasten. Diese Unfälle sind nicht so selten, denn im Rangierdienst kommt es immer wieder zu solchen Missgeschicken. Die Zugkraft wird mit normalen Schraubenkupplungen mit Zughaken auf die Wagen übertragen.

Speziell ausgestattet wurde der linke Puffer. Um die unter dem Fenster montierte Steckdose der UIC-Leitung zu erreichen, war eine Leiter notwenig. Diese war bei den Re 460 nicht mehr zu sehen, denn sie konnte über dem Puffer eingeklappt werden. Daher war dieser Puffer im Gegensatz zu jenem der anderen Seite mit einem komisch aussehenden Kasten versehen worden. Diese Massnahme verhinderte die hässlich aussehende Aufstiegshilfe.

Auf dem massiven Rahmen wurden die beiden Seitenwände aus gesickten Blechen aufgestellt. Die gesickten Bleche waren ein Konsens ans Gewicht, optisch hätte die Lokomotive mit glatten Seitenwänden besser ausgesehen, nur hätten dann dickere Bleche verwendet werden müssen. Dickere Bleche sind jedoch schwerer als dünne, die wiederum nicht die notwenige Tragkraft haben. Damit jedoch dünnere Bleche verwendet werden konnten, mussten diese gesickt werden um die notwendige Festigkeit zu erreichen.

Die Stabilität der beiden Seitenwände wurde mit den beiden Führerstandsrückwänden hergestellt. Im Maschinenraum selber wurden keine quer verlaufenden Wände gestellt. Es entstand so ein grosser Hohlraum der frei als Maschinenraum genutzt werden konnte, da man nicht auf Kastenteile achten musste. Fenster waren jedoch im Kasten nicht vorgehen und so waren die beiden Türen für den Durchgang die einzigen seitlichen Öffnungen. Damit der Lokführer im Notfall den Maschinenraum trotzdem verlassen konnte, gab es im Dach eine Luke, durch die man ins Freie gelangen konnte.

Der obere Abschluss des Kastens bildete das Dach, das nicht nur zur Aufnahme der Stromabnehmer diente. Auch das Dach wurde aus Stahl aufgebaut und diente zugleich der Stabilität der dünnen Seitenwände. Soweit sind nun im groben die Stahlteile des Kastens aufgezählt. Die weiteren Elemente des Kastens und des Daches und namentlich die Führerstände waren aus Kunststoff erstellt worden.

Die Führerstände, die dank der Kunststoffbauweise problemlos mit eleganten Formen versehen werden konnten, besassen je zwei seitliche Türen. Die vom Stardesigner Pininfarina erstellten eleganten Formen spiegelten sich deshalb hauptsächlich in den beiden Führerständen wieder. Die Eleganz der Lokomotive war daher eine Folge der Bauweise der Führerstände.

Zum Schutz des Lokführers musste jedoch der Kunststoff entsprechend gestaltet werden. Er bestand im Wesentlichen aus fünf Schichten mit unterschiedlichen Kunststoffen. Die beiden Deckschichten waren wie die Zwischenschicht aus glasfaserverstärktem Polyester gefertigt worden. Dazwischen wurden zwei Schichten mit einem zähelastischen Schaumkern eingefügt.

Durch diesen aufwendigen Aufbau konnten zwei grundlegende Eigenschaften erreicht werden. Gute Schutzfunktion bei hohen Geschwindigkeiten und gute Isolierfähigkeit. Gewünschter Nebeneffekt war, dass diese Bauweise viel leichter war als eine vergleichbare Stahlkonstruktion. Genau konnten so pro Führerstand 800 kg Gewicht eingespart werden.

Besondere Aufmerksamkeit musste der Frontscheibe, die über die ganze Fahrzeugbreite lief, entgegen gebracht werden. Wo immer es ging, wurde auf Glas verzichtet. Glas ist schwer und schwere Bauteile wollte man bei der Lokomotive nach Möglichkeit vermeiden. So besass der gesamte Kasten kein einziges Fenster. Die einzigen Fenster befanden sich im Führerstand. Dabei war wie schon erwähnt das Grösste davon auch das Aufwändigste. Durch die Form der Lokomotive konnte es nicht flach ausgebildet werden und besass eine leichte Wölbung.

Die Festigkeit des Frontfensters wurde im Pflichtenheft vorgegeben und musste eingehalten werden. Diese Vorschrift besagte, dass die Scheibe einer Kugel mit einem Durchmesser von 10 cm und einem Gewicht von 1 Kilogramm standhalten musste. Die dazu massgebende Geschwindigkeit der Kugel entsprach der doppelten Höchstgeschwindigkeit, was ungefähr 500 km/h bedeutete.

Um an die beiden seitenlichen Türen des Führerstandes zu gelangen, waren die üblichen Griffstangen und Trittstufen vorhanden. Nur ging man auch hier einen Schritt weiter. die Griffstangen wurden nicht mehr am Führerstand angesetzt, sondern waren in der Kunststoffhaube enthalten. Daraus ergab sich, dass die Griffstangen bündig mit der Flucht des Kastens waren. Sie verschwanden also in Nischen.

Es gab zwischen den beiden Führerständen auch einen direkten Durchgang durch den Maschinenraum. Diese wurde nicht mehr, wie früher in einem Z geführt, sondern er verlief mitten in der Lokomotive gerade durch den Maschinenraum. Daher befanden sich die beiden Türen, die den Maschinenraum abschlossen mitten in der Rückwand.

Viele Teile der Re 460 waren durch Verschalungen versteckt worden. Die Lokomotive war vollständig durchgestylt und alles was irgendwie nach Eisenbahn aussah, wurde hinter einer Verschalung versteckt. Besonders im Dachbereich war das augenfällig, denn die gesenkten Stromabnehmer verschwanden in einer Nische und waren optisch kaum mehr zu erkennen. Die durch die Verschalungen auf dem Dach entstandenen Hohlräume nutzte man gleichzeitig um die angesaugte Kühlluft zu beruhigen.

Tief nach unten gezogene seitliche Schürzen deckten die Drehgestelle weitestgehend ab. Die Re 460 galt dadurch als sehr ruhige Lokomotive. Jedoch muss klar gesagt werden, dass diese Verschalungen und das durch einen Designer gestaltete Aussehen der Lokomotive sehr viel zu den hohen Kosten des fertigen Fahrzeugs beigetragen hatten. Die elegante Lokomotive war nun mal teurer, als das kantige Arbeitsgerät.

Die Re 460 erhielten unter dem Kasten montierte Bahnräumer. Diese waren dank den Verschalungen kaum zu erkennen, da auch sie so gestaltet wurden, dass sie dem eleganten Fahrzeug entsprachen. Sie hatten jedoch bei der Schneeräumung keine Aufgabe und konnten daher sehr flach gehalten werden. An dem Bahnräumer angebracht waren die Halterungen für die Schläuche und die nicht benötigte Kupplung. Die Lokomotive hatte somit speziell angepasste Bahnräumer erhalten.

Der Kasten stützte sich auf die beiden Drehgestelle ab und war über hoch angeordnete Schraubenfedern abgefedert. Es wurden pro Drehgestell vier Flexicoilfedern eingebaut, in zwei seitlichen Paketen verbaut wurden. Dabei waren die Pakete, die aus je zwei Federn bestanden nicht in Längs- sondern in Querrichtung angeordnet worden. Die Lokomotive erhielt dadurch zusätzliche seitliche Stabilität, die den hohen Kurvengeschwindigkeiten Rechenschaft trug.

Diese hohe Anordnung der Federn verhinderte wirksam zu grosse Wankneigungen des Kastens. So dass die Re 460 technisch in der Lage war, die Kurvengeschwindigkeiten der Neigezüge zu fahren. Eine aktive Neigeeinrichtung, wie sie bei Neigezügen verwendet wurden, baute man jedoch nicht ein. Der Lokführer wurde daher ohne entsprechende Massnahmen den höheren Fliehkräften ausgesetzt.

Sehr aufwendig war auch die Konstruktion der Drehgestelle. Hier mussten viele der geforderten Eigenschaften berücksichtig werden. So war von den SBB ein gleisschonender Kurvenlauf bei hohen Zugkräften gefordert worden. Dagegen musste die Lokomotive eine gute Laufstabilität bei hohen Geschwindigkeiten haben. Alle diese Eigenschaften, wie auch die Möglichkeit sehr hoher Kurvengeschwindigkeiten, konzentrierten sich in den beiden Drehgestellen.

Durch diese hohe Federanordnung konnte der Drehgestellrahmen ohne Knicke ausgeführt werden. Dadurch wurde die Konstruktion vereinfacht und auch billiger in der Herstellung. Der Drehgestellrahmen bestand aus Stahlblechen, die zu einem Hohlrahmen zusammengeschweisst wurden. Das Drehgestell war so trotz hohen Kräften verhältnismässig leicht geworden.

Die Abstützung des Drehgestells erfolgte über je eine über dem Achslager angeordnete Schraubenfeder auf die beiden Radsätze. Ein seitlicher Dämpfer an jedem Radsatz verhinderte, dass sich die Achse aufschaukeln konnte. Diese Lösung sparte gegenüber den Varianten mit beidseitigen Federn zusätzlich Gewicht und erlaubte trotzdem eine gute Abfederung der Achse.

Um einen ruhigen und somit guten Lauf bei hohen Geschwindigkeiten zu erreichen musste die Masse, die ungefedert ist, so leicht wie möglich sein. Daher beschränkte man diese auf das absolut nötige Minimum und somit auf die Achsen selber. Die Radsätze bestanden daher aus zwei mit einer Achse verbundenen Monoblocrädern, die einen Durchmesser von lediglich 1'100 mm hatten. Dadurch wurde die Achse gegenüber den bisherigen bandagierten Rädern mit 1'250 mm leichter.

Die Radsätze mit Monoblocrädern konnten dank einer durch den Lokkasten gesteuerten radialen Einstellung den Kurven angepasst werden. Die radiale Einstellung funktionierte einfach, da die Winkelabweichung des Kastens zum Drehgestell dazu genutzt wurde, die inneren Räder näher zueinander zu schieben. Im Gegenzug werden die beiden äusseren Räder nach aussen verschoben. Diese Einrichtung funktionierte dank der Steuerung durch den Kasten unabhängig der Zugkraft und Geschwindigkeit.

Die Drehgestelle wurden zusätzlich mit Hilfe einer Querkupplung richtig in die Kurve gestellt, was die auftretenden Kräfte zusätzlich massiv verringerte. Dadurch erhielt die Lokomotive einen sehr guten Kurvenlauf in engen Kurven. Trotzdem blieb die Stabilität bei schnellen Fahrten gewährleistet und die Lokomotive verfügte über hervorragende Laufeigenschaften bei allen Bereichen des Einsatzrayons.

Kein Neuland waren hingegen die hohen Zugkräfte, die übertragen werden mussten. Die Erfahrungen in der Schweiz zeigten, dass diese mit einer speziellen Tiefzugvorrichtung besonders gut umgesetzt werden konnte. Daher waren die Drehgestelle der Re 460 mit einer Tiefzugeinrichtung ausgerüstet worden. Bei den Re 460 wurde diese zudem so tief wie nur möglich am Drehgestell angeschlossen.

Das vom Fahrmotor, der sich ebenfalls durch den Lokkasten gesteuert den Kurven anpassen musste, erzeugte Drehmoment wurde über ein zweistufiges Zahnradgetriebe auf die Gummi-Sandwich-Elemente des Flexringantriebs übertragen. Unterschiede innerhalb der Serie gab es hier nur bei den Zahnrädern der Getriebe

Bei den Lokomotiven kamen zwei unterschiedliche Getriebe zur Anwendung. Während einige Maschinen ein gerade verzahntes Getriebe besassen, wurde bei anderen Lokomotiven ein schräg verzahntes Getriebe verwendet. Das gerade verzahnte Getriebe hatte jedoch den Nachteil, dass es etwas lauter war, bot jedoch den Vorteil, dass keine seitlichen Kräfte auf die Lager wirkten. Bei beiden Getrieben betrug die Übersetzung 1 : 3.6667.

Der Flexringantrieb entkoppelte die Achse vom restlichen Getriebe. In ihm wurde die Kraft von einem Mitnehmer auf die Achse übertragen. Der Ausgleich der Federung erfolgt durch beidseitig angeordnete Gummi-Sandwich-Elemente, die in einem flexiblen Ring gehalten wurden. Die Bauteile an den Achsen beschränkten sich auf die Mitnehmer, wodurch das ungefederte Gewicht der Achse weiter reduziert werden konnte.

Das Drehmoment des Fahrmotors, das nun vom Rad auf die Schienen übertragen wurde, erzeugte eine Zugkraft innerhalb des Drehgestells. Diese Kraft wurde dann über spezielle Achslenker und die Tiefzugeinrichtung mit Zugstangen auf den Kasten übertragen. Die Tiefzugvorrichtung war daher immer nur auf Zug belastet. Die Federung des Drehgestells war gänzlich von der Kraftübertragung entlastet worden.

Alle hier beschriebenen Massnahmen führten letztlich dazu, dass die Lokomotive über sehr gute Laufeigenschaften verfügte, die Forderungen des Pflichtenheftes wurden vollständig umgesetzt. Trotzdem blieb ein Wermutstropfen, denn die ganze mechanische Ausrüstung wurde gegenüber der Forderung um 3 Tonnen zu schwer. So dass sich das Gewicht der Lokomotive nach der Montage der elektrischen Ausrüstung auf 84 Tonnen erhöhte.

Jedoch konnte diese Überschreitung dank den gut gestalteten Drehgestellen problemlos toleriert werden. Bei Messfahrten wurde festgestellt, dass die Re 460 mit 84 Tonnen immer noch kleinere Kräfte im Gleis generiert, als die 80 Tonnen schweren Re 4/4 II. Diese durchwegs guten Ergebnisse liessen die 84 Tonnen der fertigen Lokomotive zu. Ach ja, beinahe hätte ich es vergessen, denn die einzigen Kräfte der Re 460, die höher als jene der Re 4/4 II waren, waren die Radstandskräfte, welche jedoch klar vom Gewicht her bestimmt wurden.

Um bei schlechtem Schienenzustand zusätzliche Massnahmen ergreifen zu können, wurden die Lokomotiven mit elektropneumatischen Sandern ausgerüstet. Diese streuten den in den im Rahmen eingelassen Behältern lagernde Sand, jeweils vor die erste Achse der Lokomotive. Diese Lösung mit den Sandern war bei den SBB-Lokomotiven üblich und stellte nur bei der BLS eine Neuerung dar, da dort vor Jahren auf Sander verzichtet wurde.

Einen neuen Weg wurde auch bei der Abbremsung der Lokomotive beschritten, denn die pneumatische Bremse der Re 460 kam im Normalfall nicht zur Anwendung. Das heisst, die Lokomotive reagierte mit ihrem Bremsrechner auf einen Bremsbefehl in der Hauptleitung mit dem Aufbau von elektrischer Bremskraft. Das funktioniert selbst, wenn die Bremsaufforderung von einer anderen Lokomotive erfolgte. Die Re 460 bremste somit immer mit der elektrischen Bremse ab.

Die montierten Bremsklötze aus Sintermetall dienten nur im Notfall zur Bremsung und zum Abfangen durchdrehender Räder. Zusätzlich reinigten sie die Laufflächen, von nassem Laub, das an der Lauffläche kleben blieb. Die Abnützung wurde mit automatischen Gestängestellern ausgeglichen. Dadurch besassen die Re 460 eine pneumatische Bremse, die die Laufflächen nicht mehr aufraute. Das trug hauptsächlich zur sehr ruhigen Lokomotive bei. Dadurch entstanden von den glatten Laufflächen kaum Fahrgeräusche.

Die Bremszylinder der Lokomotive wurden mit Druckluft ausgestossen und so die Bremse angezogen. Die Re 460 hatten somit keine Federspeicherbremsen. Die Luft wurde vom mit einem Bremsrechner gesteuerten Steuerventil geregelt und wirkte daher in jedem Fall direkt auf den Bremszylinder. Eine direkte Ansteuerung des Steuerventils ab Hauptleitung war nicht vorhanden sondern erfolgte immer über den Bremsrechner.

Damit die Lokomotive geschleppt trotzdem gebremst werden konnte, baute man bei den Re 460 eine Nachbremse ein, die man bisher nur bei Kleinfahrzeugen, also Traktoren kannte. Die Überführung in Schleppfahrt galt bei einer Re 460 aber trotzdem immer als ungebremste Lokomotive, daher musste spezielle Vorschriften für diesen Fall erlassen werden.

Die Fahrdienstvorschriften in der Schweiz verlangten aber, dass die Lokomotive das Bremsgewicht ohne elektrische Bremse erfüllen muss. Da die wenigen Bremsklötze kein ausreichendes Bremsgewicht erzeugen konnten, mussten diese mit einer Magnetschienenbremse ergänzt werden. Daher wurden beide Drehgestelle mit hoch aufgehängten Magnetschienenbremsen ausgerüstet. Dadurch konnten die verlangten Bremsgewichte erreicht werden.

Trotzdem mussten bei der Magnetschienenbremse spezielle Lösungen gewählt werden, da auch diese üblicherweise mit Elektrizität arbeitet. Diese kann aber auch ausfallen und dann wirkt die Magnetschienenbremse nicht mehr ordnungsgemäss. Die Re 460 erhielten daher Permanentmagnetschienenbremsen, die mit einem dauernden Magnetfeld ausgerüstet waren. So war gesichert, dass sie immer aktiviert werden konnten. Das galt besonders dann, wenn es keinerlei Elektrizität auf der Lokomotive mehr gab.

Die Permanentmagnetschienenbremse PMS wurde auch als Feststellbremse der Lokomotive genutzt. Das heisst, die Lokomotive wurde mit von der Druckluft unabhängigen Bremsen gesichert. Dabei wurde die Magnetschienenbremse ohne Druckluft durch Federn und die Schwerkraft abgesenkt und mittels Zylindern gehoben. Damit die magnetische Kraft überwunden werden konnte, musste die PMS entsprechend ausgeführt werden.

Im Ruhezustand war daher die PMS abgesenkt und das Magnetfeld schlüssig mit den Schienen verbunden. Wollte man nun die Magnetschienenbremse lösen, musste zuerst das Magnetfeld überwunden werden. Dieses wurde dazu mit Hydrauliköl, das mit einem Druck von 200 bar arbeitete, abgedreht und hatte so keine Wirkung mehr. Die Magnetschienenbremse war funktionslos und konnte mit wenig Kraft gehoben werden.

 

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