Druckluftbremse

Kommen wir nun zu den mit Luft betriebenen Bremsen. Diese Bremsen arbeiten mit Druckdifferenzen. Je nach vorhandenem Druck ist die Bremse gelöst oder angezogen. Solche Druckluftbremsen können ruhig als Standardbremsen bezeichnet werden. Gerade bei den Eisenbahnen werden diese Bremsen nahezu ausschliesslich verwendet. Im Strassenverkehr kommen besonders bei LKW die Druckluftbremsen auch zur Anwendung.

Die Druckluftbremse wird in drei grundlegende Bereiche aufgeteilt. Diese drei Bereiche arbeiten mit deutlichen Unterschieden, trotzdem besitzen alle Systeme ein Bauteil, das die Druckdifferenzen der Bremse umsetzt. Obwohl es die Bezeichnung suggeriert, die Druckluftbremse wird nicht in jedem Fall mit Überdruck betrieben. So kommt sowohl Luftdruck, als auch Druckluft zur Anwendung. Doch dazu später mehr.

Der Bremszylinder: Das Bauteil, das die Druckluftbremsen mit dem mechanischen Teil der Bremsen verbindet, ist der Bremszylinder. Er ist bei allen mit Druckluft oder Luftdruck betriebenen Bremsen vorhanden und stellt in jedem Fall die Verbindung zur mechanischen Bremse her. Dabei spielt es nun keine Rolle mehr, ob wir mit einer Klotz-, Scheiben- oder Trommelbremse arbeiten. Entscheidend ist, dass diese mit einem Bremszylinder bewegt werden.

Der Bremszylinder selber besteht aus einer Kammer, in der sich ein Kolben befindet. In diese Kammer strömt nun Druckluft. Durch diese Luft, wird der Kolben nach aussen gestossen und bewegt so die mechanische Bremse, dass diese angezogen wird.

Je grösser nun der Druck in diesem Zylinder ist, desto stärker wird der Kolben gegen den Widerstand der Bremsen drücken. Die Bremskraft steigt dadurch an.

Wie gross die Kraft auf die Bremse nun wirklich ist, hängt von der Grösse des Bremszylinders und dem verwendeten Druck ab. Wichtig ist, dass dieser Druck direkt die Bremskraft beeinflusst.

So unterscheiden sich die nachfolgend erwähnten Lösungen nur in dem Punkt, wie dieser Druck im Zylinder geregelt wird. Sie werden sehen, es bleibt im Bremszylinder immer der gleiche Vorgang. Das heisst, Druckluft stösst den Kolben aus.

Entleert man die Druckluft im Bremszylinder wieder, lässt die Kraft an den Bremsbelägen nach und die Bremse löst sich wieder. Damit die mechanische Bremse sicher gelöst und abgehoben wird, ist im Bremszylinder eine Feder montiert worden.

Diese Rückholfeder hat hier nur die Aufgabe, den Kolben wieder an die ursprüngliche Position zu schieben. Damit liegen die Bremsbeläge bei gelöster Bremse nicht ständig auf.

Der Bremszylinder bei der Federspeicherbremse funktioniert genau umgekehrt. Das heisst, hier wird die Bremse mit Hilfe von Druckluft gelöst und durch Reduktion wieder gelöst. Die Bremskraft selber wird jetzt durch die Feder aufgebaut.

Entscheidend ist jedoch, dass auch hier Druckluft zur Ansteuerung des Zylinders verwendet wird. Daher sollten wir uns nun ansehen, wie diese Druckluft zum Bremszylinder gelangt.

Die direkte Bremse: Keine mit Druckluft betriebene Bremse ist so einfach aufgebaut, hat so viele Namen und kommt immer noch zur Anwendung, obwohl man bessere Systeme hat. Die direkte Bremse versorgt den Bremszylinder, wie es der Name sagt, direkt mit Druckluft. Das heisst, ausser dem Ventil zur Ansteuerung gibt es nichts mehr. Doch wie entstand diese einfache direkte Bremse denn und wie entwickelte sie sich.

Begonnen hatte die Geschichte der direkten Bremse mit der Regulierbremse. Diese Bremse wirkte sowohl auf die Lokomotiven, als auch auf die Wagen. Eine Druckänderung bei der Bremse bewirkte eine stärkere oder schwächere Bremswirkung. Genau das wollte man bei der Regulierbremse erreichen, denn sie sollte die Talfahrt in starken Gefällen vereinfachen, da man so die Bremskraft fein regulieren konnte.

Gesteuert wurde die Regulierbremse durch das, auf der Lokomotive montierte, Regulierbremsventil. Das Ventil war mit einem kleinen Handrad versehen. Durch Drehen an diesem Handrad wurde das Ventil mehr oder weniger geöffnet und so mehr oder weniger Druckluft in die Leitung gelassen. Man zog die Bremse wirklich an, denn man drehte das Gewinde mit dem Handrad in das Ventil hinein.

Die Regulierbremse verschwand jedoch wieder und die Leitungen zu den Wagen wurden bei den Lokomotiven ausgebaut. Die Regulierbremse wirkte in der Folge nur noch auf die Lokomotive. Dort nutzte man die direkte Bremse noch bei Rangieraufgaben. Sie erwies sich jedoch wegen dem Regulierbremsventil nicht als optimal, deshalb wurde die Regulierbremse auf vielen Lokomotiven aufgegeben und es kam eine Rangierbremse zur Anwendung.

Die Rangierbremse wirkt genau gleich, wie die Regulierbremse und gilt daher als direkte Bremse. Es kommt jedoch ein einfacher zu bedienendes Bremsventil zur Anwendung. Dieses Ventil ist heute auf allen Lokomotiven und Steuerwagen der schweizerischen Bundesbahnen SBB eingebaut und vereinfacht die Arbeit im Rangierdienst deutlich. Selbst die Leitungen wurden bei einigen Lokomotiven wieder eingeführt.

Heute bezeichnet man die Rangierbremse oft mit dem korrekten Begriff. Denn letztendlich ist die Rangierbremse nichts anderes als eine direkt wirkende Bremse, die bei einer ungewollten Trennung im Zug nicht mehr wirkt und deshalb nur als Zusatzbremse verwendet wird. Ob man diese nun Zusatz-, Regulier- oder Rangierbremse nennt, spielt keine Rolle, denn alles sind direkt wirkende Bremsen.

Die Vakuumbremse: Nun, wer die Vakuumbremse bei den Druckluftbremsen unterbringt, muss wahnsinnig sein, denn hier gibt es keinerlei Druckluft. Das mag so stimmen, aber mögen Sie sich noch an das Kapitel Druckluft erinnern? Dort habe ich doch von Luftdruck gesprochen. Dieser Luftdruck wird bei der Vakuumbremse zum Bremsen der Fahrzeuge genutzt. Es ist also eine spezielle Bauform der Druckluftbremse.

Die Leitung wird bei dieser Bremse von jeglicher Luft befreit. Es entsteht in der Leitung ein Vakuum, also ein luftleerer Raum. Der Luftdruck löst nun den Bremszylinder indem er den Kolben gegen die Kraft einer Feder nach hinten drückt. Die Bremse ist nun gelöst. Wie gut gelöst diese Bremse ist, hängt davon ab, wie gut das Vakuum, das künstlich erzeugt wird, wirklich ist. Entscheidend ist aber, dass das Vakuum in der Leitung vorhanden ist.

Will man mit der Vakuumbremse bremsen, lässt man etwas Luft in die Leitung. Dadurch wird das Vakuum schlechter. Die Feder im Bremszylinder gewinnt etwas an Kraft und der Kolben beginnt sich nun zu bewegen. Die Bremse wird angezogen. Je mehr Luft in die Leitung strömt, desto höher ist die Kraft der Feder im Zylinder. Die Bremse beginnt stärker zu wirken. Gelöst wird die Bremse wieder, indem man das Vakuum wieder herstellt.

Die Vakuumbremse hat gegenüber der normalen Druckluftbremse Vorteile. Wird Luft komprimiert, scheidet sie Wasser aus der Luftfeuchtigkeit aus. Dieses Wasser kann nun in der Bremsleitung bei grosser Kälte in den Leitungen gefrieren und diese dadurch verstopfen. Aus diesem Grund haben vor allem Bergbahnen, die in hohe Gebiete fahren, die Vakuumbremse verwendet. Denn wo nichts ist, kann auch nichts gefrieren.

Bei vereinzelten Berg- oder Schmalspurbahnen kommt diese Bremse auch heute noch zu Anwendung. Was, Sie denken, das können nur kleinere Bahnen sein? Falsch, denn eine der grössten Privatbahnen der Schweiz arbeitet mit Vakuumbremsen. Sie glauben mir nicht. Gut, dann schauen Sie sich doch mal die Wagen oder Lokomotiven der Rhätischen Bahn genauer an, denn die haben eine Leitung der Vakuumbremse. Wobei hier die Umstellung auf Druckluftbremsen bereits im Gange ist.

Fahrzeuge mit Vakuumbremse besitzen keine eigentliche Feststellbremse. Wird die Leitung belüftet, bremst das Fahrzeuge automatisch. Man kann daher die Funktionsweise mit der Federspeicherbremse vergleichen, wobei man hier mit Vakuum die Feder vorspannt und wieder entspannt. Das Prinzip ähnelt sich zwar, ist aber verschieden, daher gilt ein Bremszylinder für Vakuumbremsen nicht als eigentlicher Federspeicher.

Die automatische Bremse: Die automatische Bremse ist eine indirekt wirkende Bremse. Das heisst, der Druck im Bremszylinder wird durch Absenkung eines bestehenden Druckes erzeugt. Er reagiert daher auf Druckabsenkung und somit indirekt. Dadurch setzt bei einer ungewollten Trennung des Zuges automatisch die Bremsung der Fahrzeuge ein. So kam die Bremse auch zu ihrem Namen. Jedoch wird diese Bremse immer wieder nach ihrem Erfinder benannt.

Die Westinghousebremse funktioniert genau gleich wie die indirekt wirkende Bremse. Es handelt sich um die ursprüngliche Ausführung dieser heute als Standard geltenden Bremse.

Der Druck in der Leitung, die wir später noch genauer kennen lernen werden, wird abgesenkt, dadurch steigt der Druck im Bremszylinder.

Der Erfinder dieses Systems war Westinghouse, so dass man diese Bremse nach dem Erfinder benannte.

Am 6. Oktober 1846 wurde George Westinghouse in New York geboren. Neben den Gebrüdern Stephenson gilt Westinghouse als einer der grössten Förderer der modernen Eisenbahn.

George Westinghouse erfand die Druckluftbremsen, entwickelte elektrische Antriebe und förderte in den USA den Wechselstrom. Westinghouse verstarb am 12. März 1914 in New York. Er hinterliess uns die indirekt wirkende Druckluftbremse, die nahezu bei sämtlichen Bahnen auf der Welt angewendet wird.

Die indirekt wirkende Bremse kommt auch im Strassenverkehr vor. Dort hauptsächlich bei Fahrzeugen, die einen Anhänger mitführen. Damit der Anhänger bei einer ungewollten Trennung gebremst wird und so nicht unkontrolliert durch die Landschaft rollt. Dabei kommt hier das gleiche Prinzip zur Anwendung. Es werden teilweise sogar die gleichen Drücke wie bei der Eisenbahn verwendet. Wir bleiben aber bei der Eisenbahn.

Der Trick bei der automatischen Bremse ist, dass man in den Fahrzeugen ein Bremsventil einbaut. Dieses Ventil regelt nun den Druck im Bremszylinder. Dabei reagiert es auf den Druckabfall, steuert um und lässt nun Luft aus einem Vorratsbehälter in den Bremszylinder strömen, das Fahrzeug beginnt zu bremsen. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Absenkung ungewollt oder absichtlich herbeigerufen wurde.

Das Bremsventil steuert erst wieder um, wenn der Druck in der Leitung ansteigt. Durch die neue Stellung des Bremsventils wird der Bremszylinder entleert und die Bremse gelöst. Gleichzeitig wird der Vorratsbehälter wieder mit Druckluft gefüllt. Die Bremse ist wieder bereit um erneut auf einen Druckabfall zu reagieren. Die bei den europäischen Normalspurbahnen verwendete Druckluftbremse arbeitet mit einem nominalen Druck von 5 bar.

Diese indirekt wirkende Druckluftbremse wurde im Wesentlichen durch die Herren Westinghouse und Knorr entwickelt. Mehrere Tausend Züge auf der ganzen Welt zeigen auf, dass das System funktioniert. Würde man nun den Strassenverkehr mit den LKW dazu nehmen, gäbe es vermutlich keine Zweifel mehr, dass die Druckluftbremse, wie wir sie kennen gelernt haben, die Standardbremse ist. Daher werden wir uns nun dieser Bremse etwas genauer annehmen.

 

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