Die Diesellokomotive regeln

                       

Bevor wir mit dem Motor, oder der Gasturbine auf grosse Reise gehen, müssen wir diesen Motor auf dem Fahrzeug verbauen. Das erfolgt in der Regel an einem dazu geeigneten Ort. Dieser befindet sich bei ihrem Wagen an der Spitze und einem Vorbau, der Ihnen die Sicht auf die Strasse nimmt. Ach bei Ihnen ist dieser in der Mitte verbaut worden. Nicht jeder kann sich so bekannte und teure Sportwagen aus Italien leisten.

Der Einbauraum für einen Motor nennt man passend Mo-torraum. Dieser ist erforderlich, damit sich niemand an den heissen Bauteilen verbrennen kann und dass der Motor etwas von den Umwelteinflüssen geschützt ist.

Der Schutz ist nur erforderlich, damit der Motor nicht ver-schmutzt wird, denn dieser könnte die Kühlung behindern. Zudem haben wir auch die Umweltwanne bereits kennen gelernt.

Weiter erlaubt es der Motorraum den Lärm des Motors etwas zu verringern. Durch das um den Motor aufgebaute Gehäuse können die Schallwellen nicht so gut entweichen.

Wenn man dann noch weitere Massnahmen umsetzt, dann ist vom Motor in dem Motorraum kaum etwas zu hören. Es ist aber wie so oft ein Abwegen zwischen Aufwand und Erfolg. Im Auto sollte man das Teil schon noch hören, aber auch das Radio verstehen.

Mit dem im Motorraum eingebauten Motor, können wir diesen nun für die Fahrt mit dem Fahrzeug nutzen. Das kann ein Automobil, eine Lokomotive, ein Schiff oder auch ein Flugzeug sein. Wie so oft, gibt es viele Möglichkeiten für den Einsatz. Da wir nicht vom Weg abkommen sollten, starten wir nun den Motor, oder die Turbine einer Lokomotive oder von einem Automobil, denn so gross sind die Unterschiede in dem Bereich gar nicht.

Wenn der Motor, oder die Gasturbine einmal gestartet wurden, sollten wir die beiden Maschinen doch noch regeln können. Gerade bei einem Fahrzeug sind bestimmte Geschwindigkeiten vorgeben und diese muss man mit der Leistung der Antriebe ausgleichen. Nehmen wird dazu ein Beispiel, dass sie besser kennen, als die Lokomotive, es ist das Lieblingsstück der meisten Männer und Frauen und nennt sich Automobil.

Bei einer Fahrt mit diesem Automobil regulieren Sie die Leistung des Motors mit einem Pedal, das Gaspedal genannt wird. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie ein Mo-dell für Benzin oder Dieselöl haben.

Sie geben mit dem Pedal auch nicht mehr Gas, denn es wird damit geregelt, wie viel Treibstoff verbrannt wird. Daher geben Sie vermutlich eher Stoff und mit zuneh-mender Geschwindigkeit reicht die Leistung des Motors nicht mehr aus.

Das ist sogar schnell der Fall. Daher benutzen Sie ein Getriebe, mit dem sie die Übersetzung verändern kön-nen. Geschaltet werden die einzelnen Gänge mit einem Schaltknüppel, oder mit einer automatischen Schaltung.

Soweit ist es noch einfach, wenn sie dann aber los-fahren müssen, muss das Spiel mit der benötigten Kraft und der Zufuhr von Kraftstoff stimmen, denn sonst ruckelt der Wagen unangenehm, oder der Motor stellt die Arbeit ein.

Haben Sie sich schon einmal überlegt, was dann genau passiert und warum der Motor das immer mitmacht und nicht ab und zu stottert? Besonders dann nicht, wenn sie das Pedal nicht drücken. Es ist die bei jedem Motor vorhandene Regelung. Diese können wir als Grundregler bezeichnen. Mit ihr wird die Zufuhr von Treibstoff so geregelt, dass dieser mit einer minimalen Drehzahl arbeitet und so den Betrieb nicht einstellt.

Die technisch minimal mögliche Drehzahl wird Leerlauf genannt. Sofern der Motor ohne Last arbeiten kann, wird dieser automatisch eingestellt. In diesem Fall wird der Motor so betrieben, dass er gerade noch drehen kann und der dafür benötigte Treibstoff so gering gehalten wird, wie es nur geht. Auch wenn man meinen könnte, eine tiefere Drehzahl sein besser, kann eventuell Treibstoff nicht optimal verbrannt werden.

Sehr viele Leute nennen den Leerlauf auch Stand-gas. Es ist wirklich so, Sie verändern nicht den Anteil des Gases, sondern jenen des Treibstoffes. Aber wie so oft ist das dem allgemeinen Sprach-gebrauch egal.

Ob Standgas, oder Leerlauf der Dieselmotor und auch die Turbine halten diese Drehzahlen automa-tisch und ohne weitere Regelung ein. Um Leistung abzurufen, muss die Drehzahl daher erhöht werden.

Natürlich verbrauchen die Motoren, wie die Gas-turbine im Leerlauf ebenfalls Treibstoff, aber es gibt Situationen, wo sich ein Ausschalten nicht lohnt.

Ein kurzer Stopp an einer Kreuzung kann ebenso als Beispiel genommen werden, wie Wechsel der Fahr-richtung bei der Eisenbahn.

Sie sehen, es ist durchaus sinnvoll den Motor auto-matisch auf diese Drehzahl einzustellen, denn oft würde in solchen Situationen der Motor vergessen.

Um mit dem Fahrzeug losfahren zu können, muss die Drehzahl am Motor erhöht werden. Wie das zu erfolgen hat, hängt jedoch davon ab, wie die Kraft auf die Räder übertragen wird.

Je nach gewählter Lösung muss der Motor, oder die Turbine die Leistung anderes erhöhen. Daher ist es durchaus wichtig, dass wir die Übertragung der Kräfte kurz ansehen, denn damit erklärt sich dann oft auch die Regelung.

In der Luftfahrt gibt es diese Übertragungen bei den Gasturbinen nicht, dort wird der von diesen erzeugte Schub direkt genutzt. Wenn wir nun aber diese Turbine in einem Hubschrauber einbauen, sieht sich Sache anders aus. Die dort umgesetzte Lösung erfolgt auf mechanische Weise. Ist diese auch bei einem Motor so anwendbar, oder müssen wir dort wirklich auf andere Lösungen setzen. Es lohnt sich ein genauer Blick.

Kraftübertragung
                       

Der Dieselmotor läuft nun und die Kurbelwelle dreht sich. Diese Drehung muss nun irgendwie auf den mechanischen Antrieb übertragen werden. Auch bei einer Turbine nutzt man bei Fahrzeugen diese Drehung aus. Man nennt die anstehende Kraft auch Drehmoment. Dieses steht auch im Leerlauf an und daher muss eine Lösung gefunden, bei der die Übertragung der Kräfte auch unterbrochen werden kann.

Dabei gibt es bei Diesellokomotiven drei Möglichkeiten. Eine davon kann auch bei den Automobilen angewendet werden. Da Sie sich dort etwas besser auskennen, beginne ich mit dieser Lösung.

 Wie ich schon erwähnt habe, es gibt Unterschiede bei der Regelung des Fahrmotors. Sie drücken bei Ihrem Wagen einfach ein Pedal und verbinden die Kraftübertragung und schon beginnt der Wagen schneller zu werden.

Mechanische Lösung: Die mechanische Kraftübertragung wird bei den Lokomotiven dieselmechanisch genannt. Bei dieser Lösung wird das Moment vom Motor über ein Getriebe auf die angeriebene Achse übertragen.

Hier werden wegen den möglichen Drehzahlen Getriebe benötigt, die geschal-tet werden können. Zudem muss die Übertragung des Drehmoments mittels einer Kupplung unterbrochen werden.

Diese Lösung sollten Sie gut kennen, denn Sie benutzen vermutlich so ein Fahrzeug. Automobile, aber auch LKW sind mit solchen Antrieben versehen worden. Es ist eine einfache und günstige Lösung, die zudem noch sehr leicht ist. Was sich auf der Strasse bewährt, sollte doch auch bei der Eisenbahn möglich sein, denn günstige Lösungen sind dort gefragt. Gehen wir einmal davon aus, dass dieselmechanische Antriebe möglich sind.

Wie auf der Strasse müssen wir Gänge schalten und eine Kupplung betätigen. An diesem Grundsatz ändert sich nichts. Wie vielleicht bei Ihrem Wagen könnten auch automatische Getriebe verwendet werden. Daher sind eigentlich bei der Eisenbahn keine Grenzen vorhanden. Wobei eine gibt es, die dafür sorgt, dass sich diese Lösung nur bei kleineren Traktoren durchsetzen konnte, denn wir müssen auch in die andere Richtung fahren.

Sie benutzen dazu bei Ihrem Automobil den Rück-wärtsgang. Bei dem auf dem Bild abgebildeten Fahrzeug war das auch so, aber um wieder auf den Rückweg zu gehen, musste dieses Modell gewendet werden.

Das machen Sie auch, denn mit diesem Gang kann man nicht so schnell fahren. Eine Lösung, die von den grossen Dampflokomotiven bereits bekannt war. Bei einer grossen Lokomotive ist das aber hinderlich und so musste ein zweites Getriebe her.

Getriebe, die eine umgekehrte Fahrrichtung mit dem üblichen Getriebe zulassen, nennt man Wendegetriebe. Diese verändern das Drehmoment des Motors nur so, dass diese sich in die andere Richtung dreht, denn wir wissen, das kann der Motor nicht und auch bei der Gasturbine geht das nicht. Flugzeuge können nicht rückwärts fahren, sie müssen gestossen werden. Bei der Eisenbahn gab es diese Wendegetriebe.

Der Motor wird nach jedem neuen Gang mit dem Pedal wieder auf Touren gebracht und so beschleunigt. Das erfolgt so lange, bis es keine weiteren Gänge mehr gibt. Bei den meisten Automobilen ist das Getriebe so ausgelegt worden, dass mit der minimalen Drehzahl eine für Landstrassen übliche Geschwindigkeit erreicht werden kann. Auf schnelleren Autobahnen muss dann einfach mehr auf das Pedal getreten werden.

Hydraulische Lösung: Bei einer dieselhydraulischen Lokomotive wird die Kraft über ein spezielles Hydrodynamisches Getriebe übertragen. Dadurch regelt sich der Motor hier ähnlich, wie bei der vorher betrachteten mechanischen Lösung. Jedoch haben wir damit einen unechten hydraulischen Antrieb, denn das spezielle Öl wird nur im Getriebe verwendet, der restliche Antrieb erfolgt auf die bekannte Weise.

Wenn wir nun einen unechten hydraulischen Antrieb haben, dann wird es auch einen echten geben. Bei diesen Lösungen ist der Antrieb des Fahrzeuges nur eine nette Beigabe.

Sie werden es mir kaum glauben, aber die echten hydraulischen Antriebe gibt es auch auf der Strasse, wobei genau genommen nicht auf dieser, sondern im Gelände. Es lohnt sich daher auch hier genauer auf den Antrieb zu schauen.

Mit dem Motor wird eine Pumpe für Hydrostatiköl angetrieben. Die Fliesskraft dieser Flüssigkeit wird dann in speziellen Fahrmotoren dazu genutzt um ein Drehmoment zu erzeugen.

Wir haben daher eine rein auf dem Hydrostatiköl basieren Lösung erhalten. Jedoch fehlen uns nun die Fahrzeuge, die mit dieser Lösung versehen werden, denn es sind grundsätzliche spezielle Modelle und das gilt auch für die Eisen-bahn.

Der echte hydraulische Antrieb, wird verwendet, wenn man eine hydro-statische Anlage auch aus anderen Gründen benötigt. Das können einfache Zylinder sein um Erdreich auszuheben, oder Hebebühnen um die Fahrleitung zu kontrollieren. Diese Fahrzeuge haben die Anlage deswegen erhalten und da es schön ist, wenn sich der Bagger auch verschieben kann, wurde ein Antrieb verbaut und für diesen nutzte man die vorhandene Anlage.

Die Motorsteuerung regelt die Drehzahl anhand des verlangten hydraulischen Druckes. Das geht einfacher, als man vermuten könnte, denn die Anforderung an einen höheren Druck in den Leitungen führt dazu, dass auch die Drehzahl des Motors erhöht wurde. Mit anderen Worten, der Motor wurde indirekt ab der Pumpe geregelt. Ein sehr einfacher Aufbau der auch beim unechten hydraulischen Antrieb genutzt wird.

Sie sehen, es gibt diesen Antrieb sowohl auf der Strasse, als auch auf der Schiene nicht so oft. In den meisten Fällen wird von einem dieselhydrau-lischen Antrieb gesprochen, wenn an Stelle des Schaltgetriebes ein Wandler vorhanden ist, der die Drehzahlen entsprechend anpasst.

Die weitere Übertragung nach diesem Getriebe er-folgt auf mechanische Weise. Der Grund dafür liegt in der noch fehlenden Lösung für den Antrieb.

Elektrische Lösung: Kommen wir zur Lösung, die so wohl kaum an einer anderen Stelle, als der Eisenbahn angewendet wird. Bei dieselelektrischen Antrieben wird der Drehzahl des Dieselmotors dazu genutzt, eine elektrische Spannung zu erzeugen. Der eigentliche Antrieb ist dann, wie bei den elektrischen Lokomotiven gelöst worden. Damit das klappt, ist an der Welle des Motors einfach ein Generator angeschlossen worden.

Auch wenn ich hier von den Motoren sprechen, es ist durchaus auch möglich diesen Generator ab einer Gasturbine zu betreiben. Dabei ist sogar eine feste Kupplung möglich, denn es kann kein elektrischer Strom fliessen, wenn der Stromkreis unterbrochen ist. So wechselt auch der Generator in den Leerlauf und es kann kein Strom fliessen. Bei der Gasturbine spielt es dabei keine Rolle, dass sie nur schwer in den Leerlauf wechselt.

Der Vorteil dieser dieselelektrischen Lösung ist, dass elektrischen Fahrmotoren besser reguliert werden können. Es sind da Aufbauten möglich, die von elektrischen Lokomotiven übernommen werden. Zudem besitzen elektrische Motoren eine sehr gute Ausnutzung des Drehmoments. Der Motor dreht einfach, wenn der Strom hoch genug angesetzt wurde. Sie sehen, es sind ganz spezielle Lösung, die eher bei den Elektrolokomotiven zu finden sind.

Weiter können mit dieser Antriebsform auch Lokomotiven gebaut werden, die auch über einen elektrischen Antrieb verfügen. Als Beispiel sei hier die Reihe Eem 6/6 erwähnt, die auf dem Bild zu erkennen ist.

Fährt man ab der Fahrleitung ist der normale Ansatz vorhanden. Fehlt diese jedoch, wird mit dem Dieselmotor gefahren. Hier sind es wirklich nur Motoren, denn das hochfahren einer Gasturbine ginge schlicht zu lange.

Wenn wir nach Nachteilen suchen, dann hat es diese auch hier. Der Aufbau solcher Lokomotiven führt zu einem eher hohen Gewicht. Gerade dort, wo die Achslasten ein Problem sind, kann es mit dieselelektrischen Lokomotiven schwer werden, die verlangte Leistung zu bekommen. Trotzdem bekamen diese Maschinen eine sehr grosse Verbreitung und das auch nur, weil der elektrische Fahrmotor sehr gut reguliert werden kann.

Mit diesem Aufbau haben wir aber ein Problem, denn die elektrische Regulierung kann die Leistung beim Dieselmotor nicht regulieren. Diese ist auch vom Aufbau des Generators abhängig. Da nun aber das Personal nicht die Fahrmotoren und zur gleichen Zeit auch den Dieselmotor regulieren kann, muss eine optimal arbeitende Steuerung für den Motor her und diese wollen wir uns an einem Beispiel genauer ansehen.

Der Woodwardregler: Die Regelung der Drehzahlen bei Antrieben mit dieselelektrischer Lösung soll so automatisch wie möglich erfolgen und zu dem Zweck wird der Woodwardregler verwendet. Mit seiner Hilfe kann sich das Personal auf die Fahrmotoren und die Fahrt konzentrieren. Diese Regelung übernimmt diese Steuerung. Das geht sogar so weit, dass sie für die Einstellung der Drehzahl beim Leerlauf verwendet wird.

Beim Woodwardregler arbeitet man mit einem Öldruck. Dieser Öldruck kann durch die Steuerung der Loko-motive beeinflusst werden. So übernimmt er auch Aufgaben der Regelung, die auf der Fahrt benötigt werden. Mit der Anforderung, den Fahrmotoren Leistung abzuverlangen, wird der Woodwardregler angesteuert. Der Dieselmotor wird aufgesteuert und so dem Generator die Möglichkeit gegeben, der Anforderung nachzukommen.

Auf der Fahrt regelt der Woodwardregler den Motor, indem er diesem mehr oder weniger Treibstoff in die Zylinder spritzt. Die erforderliche Menge regelt dabei der Woodwardregler und das bei nahezu jeder Füllung. Das kann dazu führen, dass der Dieselmotor friedlich brummt, während der Zug beschleunigt. Selbst wenn vom Motor Leistung verlangt wird, sorgt dieser Regler dafür, dass die Menge stimmt und so kann man dem Motor das Rauchen abgewöhnen.

Dabei arbeitet der Woodwardregler rein nur mit mechanischen Bauteilen und den erwähnten Flüssigkeiten. Eine zusätzliche Steuerung ist nicht vorhanden und würde auch keinen direkten Nutzen bringen. Moderne Lokomotiven nehmen dazu die Elektronik zur Hilfe. So steuert bei diesen Lokomotiven der Bordrechner die Tourenzahl, die der abgerufenen Leistung entspricht. Wir haben also in beiden Fällen eine indirekte Regelung für den Dieselmotor.

Ob mit dem Woodwardregler, oder mit einer anderen Steuerung. Bei den grossen Motoren von Lokomotiven können diese kaum direkt vom Personal geregelt werden. Besonders dann, wenn man auf die Strecke sehen und die Ströme der Fahrmotoren regeln muss, ist es nicht leicht mit einem Pedal noch die korrekte Drehzahl am Dieselmotor einzustellen. Die automatische Regelung ist daher ein Vorteil und das auch, wenn Feierabend ist.

 

Zurück Navigation durch das Thema Weiter
  Home Depots im Wandel der Zeit Die Gotthardbahn
News Fachbegriffe Die Lötschbergbahn
Übersicht der Signale Links Geschichte der Alpenbahnen
Die Lokomotivführer Lokführergeschichte Kontakt

Copyright 2025 by Bruno Lämmli Lupfig: Alle Rechte vorbehalten