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Druckluftbremse |
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Mit
der Druckluftbremse kommen wir zu einem System für die Regelung der
Bremsen, das mit Hilfe von
Druckluft
arbeitet. Speziell dabei ist, dass eines davon durchaus auch auf der
Strasse bei den LKW verwendet worden war. Nur schon die weltweite
Verbreitung dieser Bremse zeigt, wie gut sie aufgebaut worden ist. Hinzu
kommt, dass sie seit der Entwicklung kaum mehr grundlegend verändert
werden musste.
Um
nun aber das System mit den Druckluftbremsen bes-ser verstehen zu können,
müssen wir die damit verbun-denen Bremseinrichtungen kennen lernen. Dabei
kommt zuerst etwas Geschichte. Wenn wir uns mit den Druckluftbremsen befassen, dann kommen wir nicht um George Westinghouse herum. Geboren wurde Westinghouse am 06. Oktober 1846 in Central Bridge im Bundesstaat New York.
Er
war Erfinder, Ingenieur und Grossindustrieller. Neben der hier
vorgestellten Druckluftbremse, sind viele an-dere Bereiche der modernen
Eisenbahn mit Westing-house verbunden. Am 12. März 1914 verstarbt
Westing-house in New York.
Die
Bremse von Westinghouse stand in direkter Kon-kurrenz zur Vakuumbremse.
Der Vorteil der Lösung mit
Druckluft
war, dass sie aus zwei unterschiedlichen Systemen bestand und daher sehr
vielseitig war. Dank der verwendeten Druckluft konnten höhere Kräfte
erzeugt werden. In der Folge davon konnten kleinere Bauteile benutzt
werden, was zu einer deutlich leichteren Bauweise führte. Das war ein
Grund für den Erfolg.
Die Doppelbremse von Westinghouse bestand aus
zwei getrennt arbeitenden Systemen. Eine direkt wirkende, als
Regulierbremse bezeichnete Lösung wurde mit einer indirekten Bremse
kombiniert. Diese wurde nach dem Erfinder benannt und sie war der grosse
Vorteil dieser Druckluftbremsen. Im weiteren Verlauf wird in erster Linie
mit diesen Bremseinrichtungen gearbeitet werden und nur schon das zeigt
die Wichtigkeit.
Das
macht diese Druckluftbremse zu einem Thema, das nicht nur einen
Fachbereich interessiert. Bei der Strasse war die Westinghousebremse
jedoch nur bei LKW und dort bei den Anhängern vorhanden. Die Anhängerbremse der LKW arbei-tete nach dem gleichen Prinzip, wie die bei den Bahnen verbaute Westing-housebremse. Dabei wurden sogar die gleichen Drücke verwendet.
Ein
verlorener Anhänger bremste da-her automatisch ab und bildete keine
Gefahr. Zudem war es mit dieser Bremse leicht möglich auch rückwärts zu
fahren. Ein Punkt, der gerade bei LKW von grosser Bedeutung war, da diese
oft an Laderampen anfahren müssen.
Im Gegensatz zu den Bahnen wurde die
Westinghousebremse bei den LKW durch die Hochdruckbremse abgelöst. Das
Prinzip blieb das gleiche, nur wurden die
Luftdrücke
angepasst und daher deutlich höher angesetzt. Das erlaubte besser
Bremskräfte, denn bei der Strasse kann wegen den
Rädern
aus Gummi mehr Kraft auf den rauen Asphalt übertragen werden. Bei schweren
Fahrzeugen kann das Wichtig sein.
Es
stellt sich damit natürlich die Frage, warum Bahnen nicht auch auf diese
Lösung setzen. Das Problem hier ist, dass die übertragbaren Kräfte
zwischen dem
Rad aus
Stahl und der
Schiene
nicht so hoch waren. Die Vorteile der Hochdruckbremse konnten daher
schlicht nicht genutzt werden. Wir jedoch müssen uns nun die Doppelbremse
von Westinghouse genauer ansehen und dabei beginne ich mit der etwas
einfacheren Lösung.
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Die Regulierbremse |
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Die von Westinghouse entwickelte Regulierbremse ist mittlerweile
verschwunden. Sie wurde bei den mit Druckluftbremsen versehenen Fahrzeugen
eingebaut. Sie war, wie es der Name Regulierbremse schon sagt, dazu
vorgesehen die Geschwindigkeit in Gefällen einzuhalten. Eine Lösung, die
bei der von Hardy vertriebenen Vakuumbremse nicht vorhanden war. Die
Geschwindigkeit wurde damit reguliert und so passte der Namen.
Von einem
Ventil wird
Druckluft
durch eine Leitung zu den Bremszylindern geführt, die dann dafür sorgten,
dass sich das Bremsgestänge so bewegte, dass die mechanischen Bremsen
angezogen wurden. Dank der feinfühligen Einstellung war sie gut für die
Regulierung. Mit den Verbesserungen bei den indirekten Bremsen konnte auf die Regulierbremse verzichtet werden. Sie wurde bei den Wagen nicht mehr eingebaut und konnte daher auch nicht mehr benutzt werden.
Ein Nachteil ergab sich damit jedoch
nicht, denn mit dem Verzicht kamen neue Möglichkeiten, die vorher nicht
vorhanden waren, denn nun konnte das
Trieb-fahrzeug unabhängig von den
Wagen gebremst werden und das war sehr gut. Um den Vorteil der nur noch auf die Lokomotive wir-kenden direkten Bremse zu nutzen, wurde sie in Ran-gierbremse umgetauft. Da nun nicht mehr auf die maximalen Kräfte bei den Wagen geachtet werden musste, konnte der Luftdruck bei der Rangierbremse leicht erhöht werden. So hatte sie eine bessere Bremswirkung, was nun wichtiger war, denn für den dem Namen nach geltenden Einsatz wurde die Last nicht immer gebremst.
Mit der nur
auf den
Triebfahrzeugen wirkenden Rangierbremse konnte auch ein guter Teil
der Last verzögert werden. Da diese nun aber von der
Lokomotive unabhängig
bremsen konnten, war es leichter möglich das Triebfahrzeug gegen die Last
zu verschieben. Mit den modernen Lösungen wurde auch der Begriff
Rangierbremse aufgegeben und von einer direkten Bremse gesprochen. Wobei
auch die veraltete Regulierbremse dazu gehörte.
Der Begriff umschreibt eigentlich nur, dass die direkte Bremse nicht als hauptsächliche Lösung verwendet wird.
Möglich wurde das, weil die an-schliessend vorgestellte automatische
Bremse immer wichtiger geworden war. Ich persönlich finde die Zusatz-bremse
ausgesprochen passend, weil es zutreffend ist. Ebenso eine Zusatzbremse ist die direkt auf den Bremszylinder wirkende Schleuderbremse.
Diese arbeitet mit einem deutlich geringeren Druck in der
Leitung und erzeugt damit nur eine bescheidene Bremskraft. Der Effekt
entspricht dabei dem bereits kennen gelernten Putzklotz. Hier werden dazu
einfach die normalen Bremsen des
Triebfahrzeuges benutzt. Eine direkte
Bremse, die so nicht vorgesehen war.
Kommen wir zum Abschluss der direkten Bremsen zu den bei den Bahnen
verwendeten Anhängerbremse. Zum Einsatz kommt diese Bremse jedoch nur bei
Triebfahrzeugen, die über eine direkte Bremse verfügen und die nicht mit
der Westinghousebremse versehen wurden. Die Anhängerbremse erlaubt die
Bremsung der Wagen mit der Rangierbremse. Der Wagen wird dabei über die
Hauptleitung gesteuert.
Dank der
Anhängerbremse war es kleinen
Traktoren auch möglich, die Wagen mit der
Druckluft zu bremsen. Damit haben wir nun aber eine Lösung erhalten, die
eigentlich nur die Rangierbremse in eine automatische Bremse umwandelte
und damit wir auch diese Bremse kennen lernen, müssen wir die Welt der
direkten Bremsen verlassen und uns nun dieser zweiten von Westinghouse
entwickelten Druckluftbremse zuwenden.
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Die automatische
Bremse |
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Wenn ich nun von der automatischen Bremse spreche, dann ist
das der heute für dieses System von Westinghouse verwendete Begriff. Es
handelt sich um die indirekte Bremse. Bei dieser wird die Bremsung
eingeleitet, wenn sich in einer als Hauptleitung bezeichneten Leitung der
Luftdruck reduziert. Damit die
Druckluft gehalten werden kann, muss die
Leitung geschlossen und über ein
Ventil befüllt werden.
Das sorgt für eine geringere Grösse und damit zu einer Reduktion des Ge-wichts. Auch die Tatsache, dass mit der Lösung schnell wirksame Bremsen verwirklicht werden konnten, führt zur grossen Verbreitung.
Die
automatische Bremse kommt so-wohl bei der Eisenbahn, als auch bei LKW zur
Anwendung.
Eine Bremsung und somit die Ver-zögerung des Fahrzeuges wird mit dem
verminderten Druck in der Hauptleitung eingeleitet. Damit diese Bremsung
eingeleitet wird, muss der
Luftdruck um einem minimalen Wert von 0.4
bar
abgesenkt werden. Dabei reicht das alleine aber noch nicht, denn die Zeit
um diese Absenkung zu erhalten ist ebenfalls wichtig und das wird mit der
Geschwindigkeit gemessen. Für die Geschwindigkeit mit der eine Bremse am letzten Fahrzeug anspricht, wird Durchschlagsgeschwindigkeit genannt. Bei einer Bremsung ist sie wichtig, denn je schneller das letzte Fahrzeug auf den Abfall des Luftdruckes reagiert, desto kürzer wird der Weg bis zum Stillstand. Wir haben diese schon bei der Vakuumbremse kennen und nun wird es Zeit, dass wir diesen Wert auch bei der Druckluftbremse genauer ansehen.
Bedingt
durch die Abmessungen der Hauptleitung kann eine Geschwindigkeit von 90
bis 180 m/s erreicht werden. Um die Durchschlagsgeschwindigkeit zu erhöhen
reagieren auf diesen Druckabfall Bauteile, die dafür sorgen, dass nicht
die ganze Luft durch die Hauptleitung strömen muss. Damit kann die
Geschwindigkeit auf einen Wert von 250 bis 280 m/s gesteigert werden. Wir
haben damit einen Wert, mit dem wir nicht viel anfangen können.
Die automatische Bremse wird mit diesen Werten zu einer Sicherheitsbremse.
Mit diesem Begriff werden Bremssysteme benannt, die auch bei gelösten
Verbindungen sicher wirken. Die entleerte Hauptleitung bewirkt die Bremsung
und so kommt die Last zum Stillstand. Sicherheitsbremsen garantieren
diesen Effekt. Jedoch kann bei keinem pneumatischen Bremssystem eine
vollständige Sicherheit vermittelt werden.
Um die als
Sicherheitsbremse wirkende automatische Bremse abschliessen zu können.
Benötigen wir noch eine Ergänzung zu den üblichen Bremsen. Dabei soll ein
Fahrzeug in der Regel nicht gebremst werden. Jedoch soll die
Schnellbremsung umgesetzt werden. Damit ist zwar die Sicherheitsbremse
vorhanden, aber das Fahrzeug ist nicht gebremst. Eine Funktion, die
verhindert, dass das letzte Fahrzeug nicht bremst.
Die Nachbremse ist eigentlich ein
Ventil, dass auf die Veränderung der
Hauptleitung nicht reagiert. Sinkt dort jedoch der
Luftdruck unter einen
Wert von 2.5
bar, wird die Bremse des Fahrzeuges aktiviert. Bei einem
Anstieg über diesen Wert, löst sich die Nachbremse wieder. Nachbremsen
sind bei
Traktoren, aber auch bei einzelnen
Lokomotiven eingebaut worden
und sie schonen die Bauteile, bieten aber die Sicherheitsbremse.
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EP-Bremse |
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Wenn wir uns die EP-Bremse ansehen, dann sind wir zuerst bei einer
Abkürzung angelangt. Diese steht schlicht für elektropneumatische Bremse.
Ein schwer lesbares Wort, daher wird der Begriff EP-Bremse verwendet.
Diese spezielle Bremse ist eine Ergänzung zu den Lösungen von Westinghouse
und sie arbeitet sogar mit diesen, daher wird fachlich oft auch von
direkten und indirekten EP-Bremsen gesprochen.
Sofern beide
Fahrzeuge über eine eigene Versorgung mit
Druckluft verfügen, kann in der
Theorie auf die Haupt-leitung verzichtet werden. Da das aber selten der
Fall ist, wird die Lösung mit Leitung umgesetzt. Jedoch ist bei der EP-Bremse, die Datenleitung sehr wichtig. Diese als EP-Leitung bezeichnete Verbindung übermittelt elektrische Signale, die nicht nur der Bremse dienen.
Die genormte EP-Leitung besitzt neun Pole,
die über unterschiedlich Kontakte verfügen. Dadurch wird es mög-lich, über
diese Kabel auch höhere
Ströme zu übertragen. Verbunden wird die
EP-Leitung mit einem einfachen Kabel, das so gesteckt wird, dass es sich
nicht löst.
Wenn wir nun
von dieser EP-Leitung die Leiter für die EP-Bremse nehmen, dann haben wir
wirklich nur zwei Leit-ungen belegt. Die Vielseitigkeit der EP-Leitung wird
auch in anderen Bereichen genutzt. Der Name stammt einfach noch aus der
Zeit, wo damit wirklich nur die EP-Bremsen versorgt wurden und diese
müssen wir genauer ansehen, denn mit den nun vorhandenen Signalen, sind
andere Möglichkeiten bei den Bremsen vorhanden.
Bei der
automatischen Bremse haben wir die Durchschlagsgeschwindigkeit der
Hauptleitung angesehen. Diese kann mit der EP-Bremse erhöht werden, denn
die Signale sorgen dafür, die die Bremsen der einzelnen Fahrzeuge auf
Grund des Signals und nicht wegen dem Druckabfall in der Hauptleitung
ansprechen. In der Folge kann der Bremsweg weiter verkürzt werden. Die
Durchschlagsgeschwindigkeit der EP-Bremse müssen wir ansehen.
Ein Wert mit dem wir nicht viel anfangen können, aber bei einer maximalen
Länge des Zuges von 750 Meter kann die Zeit, die das elektrische Signal
der EP-Bremse mit üblichen Methoden nicht gemessen werden. Das erlaubt kürzere Bremswege. Eine gute Ergänzung der automatischen Bremse und genau in diesem Punkt sind die Nachteile bei der EP-Bremse zu finden. Die Leitung und die Bauteile ergeben ein gewisses Gewicht.
Gerade
bei
Güterwagen ist das aber ein wichtiger Punkt. Auch wenn mit der EP-Bremse
schnellere Züge möglich wären, das Gewicht führt dazu, dass es kaum
Güterzüge gibt, die mit der EP-Bremse arbeiten.
Jedoch
ergibt sich eine Lösung und nun kommen wir zu den sehr langen Zügen. Bei
einer Länge von mehreren Kilometer kann sogar mit der EP-Bremse eine
Verzögerung gemessen werden. Das
Instrument müsste einfach sehr präzise
arbeiten. In dem Fall werden die
Lokomotiven im Zug verteilt und mit der
EP-Bremse versehen. Das nun von der Spitze kommende elektrische Signal
führt dazu, dass auch die hinteren Lokomotiven die Hauptleitung absenken.
Wir haben
nun die drei mit
Druckluft betriebenen Bremsen kennen gelernt. Es sind das
die Regulier- oder Rangierbremse, die automatische Bremse und die
EP-Bremse. Alle benötigen jedoch mehr oder weniger Bauteile, denn mit
Druckluft kann nicht direkt eine mechanische Bremse erstellt werden. Es
müssen Bauteile vorhanden sein und von diesen wollen wir uns die
wichtigsten Teile ansehen, denn sie sind das
Herzstück.
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