Diesellokbremsen

In den letzten Wochen haben wir uns die mechanischen und dynamischen Bremsen angesehen. Jetzt ist es an der Zeit, die beiden für eine unübertroffene Bremsleistung zusammenzufügen.

Sind Sie jemals eine Bahnstrecke entlang gewandert, von Krawatte zu Krawatte gesprungen, haben einem Zug getrotzt, um zu brüllen, und sich gefragt, ob Sie rechtzeitig in Sicherheit springen könnten? Viele haben es geschafft und viele haben die Wette verloren. Das liegt daran, dass ein Zug, der einmal in Bewegung gesetzt wurde, eines der schwierigsten Dinge ist, auf der Erde anzuhalten. Konzentrieren wir uns in dieser Diskussion auf die Lokomotive. Eine große Auswahl von sechs Achsen ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1 – Sechsachsige dieselelektrische Lokomotive

Diese massiven Eisenpferde sind in der Industrie als dieselelektrische Lokomotiven bekannt, und hier ist der Grund dafür. Wie Abbildung 2 zeigt, fahren dieselelektrische Lokomotiven mit riesigen Dieselmotoren. Sein Motor dreht einen elektrischen Generator, der mechanische Energie effektiv in elektrische Energie umwandelt. Diese elektrische Energie wird dann vom Generator über Kabel zu elektrischen Fahrmotoren geleitet, die wiederum über eine Reihe von Zahnrädern mit den Rädern der Lokomotive verbunden sind. Bei einer sechsachsigen Lokomotive gibt es sechs Fahrmotoren, die zusammenarbeiten, um die Lokomotive in Bewegung zu setzen. Wie bringt man dieses Biest dazu, aufzuhören?

Abbildung 2 – Das Antriebssystem einer sechsachsigen dieselelektrischen Lokomotive

In Abbildung 2 haben Sie wahrscheinlich bemerkt, dass es Widerstandsgitter und Lüfter gibt. Solange Sie die Fahrmotoren einer Lokomotive fahren, um einen Zug zu bewegen, kommen diese Luftschlitze und Lüfter nicht ins Spiel. Ist wann du willst halt der Zug, der wichtig wird. In diesem Fall trennen die Steuerungen der Lokomotive die vom elektrischen Generator führenden Traktionsmotorkabel und schließen sie wieder an die Widerstandsgitter an, wie in Abbildung 3 unten dargestellt.

Abbildung 3 – Das dynamische Bremssystem einer sechsachsigen dieselelektrischen Lokomotive

Fahrmotoren werden jetzt zu Generatoren in einem dynamischen Bremssystem. Diese Motoren erwerben die Eigenschaften eines Generators und wandeln die mechanische oder kinetische Energie des fahrenden Zuges in elektrische Energie um. Die elektrische Energie wird dann über Drähte zu Widerstandsgittern transportiert, wo sie in Wärmeenergie umgewandelt wird. Diese Wärmeenergie wird durch leistungsstarke Lüfter abgeführt und an die Atmosphäre abgegeben. Dabei verliert der Zug seine kinetische Energie, wodurch er langsamer wird.

Jetzt denken Sie vielleicht, dass dynamische Bremsen die ganze Arbeit erledigen, und das ist bis zu einem gewissen Punkt ganz richtig. Obwohl dynamische Bremsen beim Verlangsamen eines sich schnell bewegenden Zuges äußerst effektiv sein können, werden sie mit abnehmender Geschwindigkeit des Zuges zunehmend unwirksam. Dies liegt daran, dass sich Traktionsmotoren mit abnehmender Geschwindigkeit langsamer drehen und weniger kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln. Unter Geschwindigkeiten von etwa 10 Meilen pro Stunde sind dynamische Bremsen im Wesentlichen unbrauchbar. An diesem Punkt kommt das mechanische Bremssystem ins Spiel, um den Zug vollständig zum Stillstand zu bringen.

Mal sehen, wie dieser Wechsel vom dynamischen zum mechanischen Bereich erfolgt. Ein grundlegendes mechanisches Bremssystem für Lokomotivenräder ist in Abbildung 4 dargestellt. Dieses System, auch als pneumatisches Bremssystem bekannt, wird mit Druckluft angetrieben, die von der Luftpumpe der Lokomotive erzeugt wird. Ein ähnliches System wird in Eisenbahnwaggons verwendet, bei denen Schläuche verwendet werden, um Druckluft von der Lokomotive zu jedem Wagen zu befördern.

Abbildung 4 – Pneumatisches Bremssystem der Lokomotive

Im pneumatischen Bremssystem der Lokomotive tritt Druckluft in einen Luftzylinder ein. Im Inneren ruht die Luft an einem federbelasteten Kolben, wie in Abbildung 4 (a) dargestellt. Der Kolben bewegt sich, wodurch die Bremsstangen schwenken und die Bremsbacken mit großer Kraft auf das Lokrad drücken und die Lok bremsen. Wenn sich die Lok wieder bewegen soll, lassen Sie die Luft aus dem Zylinder ab, wie in Abbildung 4 (b) dargestellt. Dadurch wird der Kolben entlastet und die Kraft von den Bremsbacken abgelassen. Die Feder im Zylinder kann die Schuhe jetzt frei vom Rad wegbewegen, damit sie sich frei drehen können. Jetzt sind wir zu der in Abbildung 2 dargestellten Situation zurückgekehrt, und die Lok beginnt sich wieder zu bewegen.

Nächste Woche sprechen wir über regeneratives Bremsen, eine Variation des dynamischen Bremskonzepts für Schienenfahrzeuge wie Elektrolokomotiven und U-Bahnen.

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