Ein gutes Beispiel, dass die Bauart einer Lokomotive einen direkten Einfluss auf die hier erwähnten Baugruppen hat, ist der Stossbalken. Er gehört heute zum Kasten und ist oft darin integriert und fest damit verbunden. Das war aber nicht so, denn es gab Zeiten, wo Lokomotiven keinen Kasten hatten, dafür aber einen Stossbalken. Daher lohnt es sich sicherlich, wenn wir den Stossbalken etwas genauer ansehen.

Die Aufgabe des Stossbalkens ist, die Übertragung von Kräften. Das klingt einfach, ist es aber nicht, denn bei der Eisenbahn treten sehr hohe Kräfte auf. Der Stossbalken hat somit zwei Zonen, wo er entsprechende belastet wird. Dabei überrascht es, dass diese Kräfte nicht überall auf Stoss belastend wirken. Das ist zum Beispiel beim Zughaken der Fall, denn dort wirken Zugkräfte auf den Stossbalken.

Wichtiger sind aber die Stosskräfte, die vom Stossbalken übernommen werden müssen. Diese werden von den Stossvorrichtungen aufgenommen. Diese Stossvorrichtungen sind in Europa allgemein gesehen Puffer, die Sie noch kennen lernen werden. Die von den Puffern aufgenommenen Kräfte müssen nun auf die Lokomotive übertragen werden. Genau jetzt beginnen jedoch die Unterschiede bei den entsprechenden Bauarten. Sehen wir uns diese daher getrennt an.

Gelenk- und Rahmenlokomotiven: Bei den Lokomotiven mit Gelenken oder mit einem festen Rahmen, ist der Stossbalken nicht am Kasten montiert worden. Dabei müssen Sie wissen, dass die Gelenklokomotiven in den Drehgestellen ebenfalls einen festen Rahmen hatten. Daher montierte man hier den Stossbalken als Abschluss auf diesen Rahmen. Damit haben wird nun die Position des Rahmens festgelegt.

Die Kräfte, die von den Puffern aufgenommen werden, müssen daher in den Rahmen abgeleitet werden. Der Stossbalken überträgt nun die Kräfte der Puffer in den Rahmen. Damit das geht, waren spezielle Streben vorhanden, die den Stossbalken stützten. Wenn wir das von oben ansehen würden, erkennten wir ein Trapez, das die Kräfte optimal in den Rahmen leitete. So war gesichert, dass die Kräfte gleichmässig in den Rahmen geleitet wurden. Das Bild zeigt diese Strebe ganz gut.

Der Stossbalken selber bestand aus einem massiven Blech. Dieses Stahlblech alleine hätte die Kräfte nicht aufnehmen können. Sie diente mehr der Aufnahme der Baugruppen der Zug- und Stossvorrichtungen.

Mit der Platte wurden jedoch die Streben gestützt, denn sie konnten so nicht zur Seite gedrückt werden. Sie sehen, dass man hier, nach Möglichkeit mit Zugkräften arbeitete um die hohen Druckkräfte in den Griff zu bekommen.

Irgendwelche Schutzfunktionen für den Stossbalken gab es hier noch nicht. Das Blech musste somit die Kräfte in jedem Fall aufnehmen und versuchen, diese in den Rahmen abzuleiten.

Vermochte der Stossbalken die Kräfte nicht mehr abzufangen, brachen oft als erstes die Schrauben. Die Streben konnten nun zur Seite ausweichen und gaben so dem Stossbalken die Möglichkeit sich zu verformen. Solche Vorfälle nannte man Anprall.

Ein Anprall bei der Eisenbahn ist das Zusammenfahren von Fahrzeugen mit einer Geschwindigkeit, die so hohe Kräfte erzeugt, dass die vorhandenen Stossvorrichtungen, diese nicht mehr übernehmen können. Je grösser die gefahrene Geschwindigkeit ist, desto grösser werden die Kräfte, die nun in den Stossbalken übertragen werden. Bei schweren Kollisionen ist nicht die Geschwindigkeit das Problem, sondern die Kräfte, die beim Aufprall erzeugt werden.

Besonders häufig bei der Eisenbahn sind Anprälle, die mit Geschwindigkeiten zwischen 5 und 10 km/h erfolgen. Diese setzen bereits so grosse Kräfte frei, dass diese auf die Lokomotive übertragen werden und der Stossbalken schwer beansprucht wird.  Bei Lokomotiven mit Rahmen konnte der Stossbalken noch einen Teil abfangen. Jedoch änderte sich das Verhalten des Stossbalkens mit den modernen Kasten jedoch deutlich.

Drehgestelllokomotiven: Die Kasten von Drehgestelllokomotiven besitzen oft einen Stossbalken, der im Kasten integriert wurde. Auch wenn man ihn nicht mehr direkt sehen kann, der Stossbalken ist vorhanden. Damit ist er nun zu einem Bestandteil des Kastens geworden. Die Kräfte werden nun einfach in den Strukturen des Kastens abgeleitet. Am Funktionsprinzip des Stossbalkens änderte man hingegen nicht viel, denn er hatte sich bisher bewährt.

Die neuartigen Kasten hatten jedoch ein grosses Problem bei Anprällen. Die jetzt auftretenden Kräfte verformten den Kasten der Lokomotive und das führt zu teuren Arbeiten in der Hauptwerkstätte. Gerade die häufig auftretenden Anprälle bis gegen 10 km/h wirkten sich verheerend aus. Jedes Mal wurde der Kasten deformiert und musste wieder gerichtet werden. Die Kosten waren im Vergleich zum Vorfall einfach zu hoch.

Diese Anprälle musste man bei diesen Kasten so weit entschärfen, dass der Kasten ohne Beschädigung auskommt. Eine erste Massnahme waren die Puffer, die einen Teil der Kräfte aufnehmen konnten. Das war jedoch nur ein Teil, denn die Puffer konnten auch mit den neuen Modellen nur die Kräfte bis 5 km/h aufnehmen. Ab 5 km/h reichten diese Puffer nicht mehr aus und man musste sich nach anderen Lösungen umsehen und fand diese schliesslich.

Man behalf sich mit hinter den Puffern montierten Zerstörungsgliedern. Dazu wurden im Kasten spezielle Nischen vorgesehen. In diese Nische steckte man die Zerstörungsglieder und montierte darauf die Puffer. So bemerkte der oberflächliche Betrachter von den Veränderungen nichts, denn optisch sah der Stossbalken immer noch gleich aus. Jedoch konnten nun die Kräfte bei Geschwindigkeiten bis 10 km/h abgefangen werden.

Die Zerstörungsglieder wurden in diesen Fällen mechanisch verformt und gaben so dem Puffer den Raum im Stossbalken frei. Durch die Verformung des Materials wurden die Kräfte abgebaut. Sie können das in etwa mit den modernen Knautschzonen bei den Automobilen vergleichen.

Die Verformung des Metalls benötigt Kraft, die so von der Kraft, die auf den Puffer wirkte, abgenommen wurde.

Der Abbau von linearen Kräften auf eine mechanische Verformung, nennt man fachlich korrekt Energieabsorption. Die wirkenden Kräfte werden damit verringert, so dass der Kasten hinter den Zerstörungsgliedern geschützt ist.

Die Energieabsorption erfolgt daher ausschliesslich im Stossbalken und in den hinter den Puffern montierten Elementen. Damit erreichte man das Ziel und die Kräfte reichten dank der Energieabsorption nicht aus um den Kasten zu verformen.

Man spricht bei den in den Nischen eingebauten Zerstörungsgliedern von einem Verschleisselement. Die Verformung der Bauteile kann nicht mehr rückgängig gemacht werden.

In der Folge wird es ersetzt und die Lokomotive kann wieder eingesetzt werden.  Die Verschleisselemente haben sich schnell bewährt, denn die Reduktion der Kosten im Unterhalt rechtfertigten den Umbau schnell.

Obwohl ich bisher von den Zerstörungsgliedern gesprochen habe, ist das nicht die einzige Möglichkeit, den Kasten vor Schäden zu schützen. Eine andere Lösung sieht daher einen speziellen Stossbalken vor. Die Verschleisselemente sind dabei ein Bestand des Stossbalkens und nicht in Nischen montierte Bauteile. Bei einem Anprall muss man hier jedoch den ganzen Stossbalken auswechseln, was aber kein zu grosser Aufwand bedeutet. Wichtiger ist der Schutz des Kastens.

Können die bei einem Anprall entstehenden Kräfte nicht mehr von den Puffern und den Zerstörungsgliedern aufgenommen werden, kommt es zur Verformung des Kastens. Dabei ist die Kraft, die wirkt jedoch so gross, dass die Lokomotive möglicherweise aus dem Gleis gehoben wird. Sie landet dann neben den Schienen und muss angehoben werden um geborgen zu werden. Diese Bergung von Lokomotiven erfordert daher oft Kräne oder Pressen. 

Damit kommen wir nun zu den restlichen am Kasten montierte Elemente. Danach haben wir dann den Kasten abgeschlossen. Sie sollten dann in der Lage sein, eine Lokomotive nur anhand des Aussehens zuordnen zu können. Jedoch empfehle ich Ihnen, suchen Sie einmal bei modernen Lokomotiven die Zerstörungsglieder, denn die können Sie wirklich kaum erkennen. Das heisst aber nicht, dass sie nicht da sind.