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Diesellokomotive BR 218

"... die Zugloks für jeden Einsatz!"

       "die alte Museumsbahn..."

[Erstellt im Jahr 2010]

Eisenbahnmedia.de
© Mathias Baumann

Die Maschine, Teil 2.2  [ Konstruktion und Technik ]

Übertragung und Umformung mechanischer Energie kann mit Rädergetrieben umgesetzt werden. Bei der 218 werden Zahnräder z. B. in den Achsgetrieben der Drehgestelle eingesetzt. Für die Übertragung des großen Drehmomentes der Motorwelle ist eine spezielle Technik im Einsatz, die Hydrodynamik. Eine konventionelle mechanische Kupplung, wie die eines Autos (z.B. 200 Nm setzen 1,5 t in Bewegung), ist für diese Belastung ungeeignet.

         // Getriebe: Funktionsweise, Modelle
 
Die BR 218 wird mit einem Strömungsgetriebe betrieben. Einfachste Vorstellung des Prinzips: In einem druckfesten Gehäuse befinden sich zwei Schaufelräder (Pumpen-/Turbinenrad), zusätzlich ein Leitrad. Das Pumpenrad wird durch den Dieselmotor gedreht und ist deshalb mit ihm mechanisch verbunden. Das Turbinenrad soll die Drehbewegung annehmen, es ist mechanisch mit den Treibrädern der Lok verbunden und umschließt das Pumpenrad. Wird der Wandler mit Öl gefüllt, wird das Pumpenrad die Flüssigkeit beschleunigen und nach außen, gegen die Schaufeln des Turbinenrads drücken. Das Turbinenrad wird durch die Massenkräfte des Öls mitgerissen. (Das Leitrad sorgt dabei für eine Drehmomentwandlung.)
 
 
     
Das Strömungsgetriebe ist zentrales Bauteil der 218-Maschinenanlage: Verteilen und Wandeln mechanischer Kraft ist seine Aufgabe.

Vom gängigen Autoantrieb abweichend, bei dem die Motordrehzahl mit der Geschwindigkeit des Autos ansteigt (direkte mechanische Verbindung), 'pumpt' der Dieselmotor mit zeitweise gleichbleibender Drehzahl im Strömungsgetriebe, während die Lok dabei kontinuierlich beschleunigt.
Das hydrodynamische Getriebe ist eine äußerst haltbare und wartungsfreundliche Konstruktion, die es erlaubt, aus dem Stand mit vollem Drehmoment anzufahren. Weil das Getriebe bei jeder Geschwindigkeit der Lokomotive, den gesamten Drehzahlbereich des Motors aufnehmen wird, ist der Motorklang auffällig dynamisch.

Vor- und Nachteile der hydrodynamischen Antriebstechnik zeigt die Grafik (vergrößerbar).

// Verwendete Getriebemodelle //

Die 218 fährt mit den Getrieben zweier deutscher Hersteller. Eine Bauart ist das L 820 brs von Voith, das zweite Getriebe wurde von der Firma MTU hergestellt und hat die Bezeichnung K 252 SUBB.

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Das Getriebe nimmt die Leistung des Dieselmotors auf, setzt für den Antrieb der Lokomotive etwa 2.020 PS um und verteilt die verbliebene Leistung an die Nebenaggregate. Dazu zählen etwa 550 PS, die für den Antrieb des Heizgenerators fest eingeplant und ansonsten nicht für den Lokantrieb übertragbar sind.
An den Rädern der Lok kommen effektiv -bedingt durch den Wirkungsgrad des Getriebes- ungefähr 1.800 PS zum Einsatz.
Beide Konstruktionen können im Stillstand zwischen Übersetzungen auf 140 km/h bzw. 100 km/h wechseln und erreichen diese Geschwindigkeiten über zwei Wandler ("Gänge"). Der Schaltpunkt für die Schnellgangübersetzung liegt, mit Fahrstufe 15, bei ~ 100 bis 110 km/h.

Mit der hydrodynamischen Bremse des Getriebes, kann die Lok nahezu verschleißfrei bremsen. Bei großer Bremsleistung entsteht durch die H-Bremse lediglich Abwärme. Dabei drehen die Räder der Lok, verbunden mit einem Pumpenrad im ölgefüllten Getriebe, gegen ein feststehendes Turbinenrad.

Die deutsche Maschinenbaufirma Voith ist ein weltweit führender Hersteller im Bereich hydrodynamischer Getriebe und hat auch nach Fertigstellung der BR 218 die Entwicklung solcher Getriebe fortgesetzt. Im Jahr 2006 hat man mit der eigenen Lokkonstruktion "Maxima", eine hydrodynamische Leistungsübertragung von ~5.000 PS realisiert.

                          // Kühlanlagen: Der Betrieb und die Bauarten
 
Das Kühlsystem der 218 nimmt über mehrere Wärmetauscher Energie auf, die durch den Betrieb der Maschinenanlage als Wärme anfällt.

Behr-Kühler in Bauform "A" hängt im Dachbereich von 218 220.
Assymmetrie der Dachjalousien durch Haupt- u. Nebenkühlkreis.






A- und V-Form beschreibt die Lage der Kühlerblöcke zueinander.

Neben dem Motor und seinen Turboladern, produziert vorrangig das Getriebe sehr viel Wärme, die durch die Reibung des Öls beim Beschleunigen und Bremsen entsteht. Die Öltemperaturen der Aggregate wird herabgesetzt, indem die Wärme, innerhalb eines zugehörigen Wärmetauschers, auf das Kühlwasser übertragen wird. Das Kühlwasser wird über Pumpen und Rohrleitungen zu einer zentralen Kühlanlage transportiert, in der dem Wasser die Wärme entzogen wird und der Kreislauf danach von vorne beginnen kann. Umgekehrt überträgt die Vorheiz- und Warmhalteanlage, über das Kühlwasser, Wärme an den Motor.

Weil die 218 neben vielen Motoren, auch drei unterschiedliche Kühler-Bauarten in Betrieb hat, haben einige Maschinen einen unverwechselbaren Sound. Die vielen Kombinationen aus Motoren und Kühlern "charakterisieren" dabei einzelne Loks.

// Bauarten //

Die Voith-Kühlanlage wurde selten verwendet, die Lamellen öffnen längs zum Lokkasten. Diese Kühlanlage ist die markanteste: Unter voller Belastung arbeitet sie heulend und höherfrequent. Zwei Ventilatoren werden über Gelenkwelle und Keilriemen, durch ihre Flüssigkeitskupplung gesteuert, angetrieben. Die 'Dachjalousien' werden durch den von den Lüfterrädern erzeugten Luftdruck geöffnet. Wird die Maschinenanlage abgestellt, klappen die Lamellen also deutlich hörbar zu. Diese Anlage wurde etwa 25 mal, unter anderem in 218.3 verbaut (z.B. 218 307, 311, 315, 321, 322, 833(ex 383)).

Von der Firma Behr ist eine Kühlanlage in A-Form in Betrieb, die ihre Lamellen quer zum Lokkasten öffnet. Zwei Lüftermotoren werden mit Öl angetrieben, durch dessen Mengenbegrenzung eine Drehzahlsteuerung möglich ist. Die Dachjalousien werden ebenso durch einen Öldruck geöffnet. Diese Anlage wurde mit Abstand am häufigsten verbaut und ist bei den Loks der ersten drei Bauserien zu finden.

Auch von der Firma Behr, wurde eine Anlage in V-Form hergestellt. Auf dem Dach ist sie am großen Gitterrost zu erkennen. Ein durch Öl angetriebener Lüftermotor saugt die Luft durch die Kühlerblöcke an und drückt sie durch das Dachgitter nach außen. Diese vereinfachte Anlage sorgt hauptsächlich bei den 218.4, sowie bei fast allen Pielstick-Loks für Kühlung.

                          // Das Pneumatik-System
 
Pneumatik ist durch Druckluft verrichtete Arbeit und Informationsübertragung. Sie ist ein wichtiges Stell- und Steuersystem der 218.

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Absperr- und Umstellhähne (oben).
Einer der Hauptluftbehälter (unten).

Die Druckluft ist in Speichern vorrätig und im Wesentlichen temperaturunempfindlich, womit die Betriebssicherheit der Pneumatik grundsätzlich gewährleistet ist.

// Produktion und Speicherung der Druckluft //

Auf der Lok befinden sich zwei elektrisch angetriebene Kompressoren (Luftpresser), die jeweils 1.180 l Luft pro Minute fördern und eine Leistungsaufnahme von je 9,5 kW haben. Während des Betriebs sind sie durch die geöffnete Jalousie, neben der Tür des Führerstands 2, zu sehen und deutlich zu hören.
Die Druckluft wird in insgesamt 14 Behältern gespeichert. 3 davon sind Hauptluftbehälter mit einem Speichervolumen von 1.000 l (2x 400 l, 1x 200 l).
Das restliche Speichervolumen von 464 l verteilt sich z. B. auf Sonderluftbehälter und Steuerluftbehälter, für verschiedene Anwendungen auf und an der Lok.

// Anwendung //

Die Haupt-Bremsanlage der BR 218 wird mit Druckluft gesteuert. Jedes Drehgestell besitzt 4 Bremszylinder, die pro Rad 2 Bremsklötze zum Anlegen bringen
.
Die Druckluftbremse kann mit der Bremsleistung der H-Bremse (Getriebe) kombiniert werden, allerdings kommt im Schnellgang unter 45 km/h nur noch die Druckluftbremse zum Einsatz. Die Zugbremsen werden von der Lok aus angesteuert, weshalb zwischen den Fahrzeugen Druckluftschläuche verbunden werden.

Die Lok verwendet die Kraft komprimierter Luft zusätzlich für den Antrieb bzw. die Funktion verschiedenster Mechanik, innerhalb der gesamten Konstruktion. Hierzu zählen unter anderem:

- Scheibenwischer und Scheibenwaschanlage
- Sanden (Für erhöhte Reibung Rad-Schiene)
- Hoch- und Tieftonpfeife
- Spurkranzschmierung (Räder)

- Jalousien Lokseitenwand Öffnen/Schließen
-> automatische Steuerung (Kühl-/Presserbetrieb)
-> manuelle Steuerung über Ventil (Seitenwand)

- Ansteuern des Dieselmotorreglers
- Ansteuern des Getriebes
- Zuschalten des Heizgenerators (Kupplung)

                          // Nebenaggregate: Zugheizung, Licht- Anlassmaschine
 
Als ein Teil der Maschinenanlage werden die folgenden Einrichtungen und Maschinen genauer beschrieben:

Die 37 PS leistende Licht- Anlassmaschine der BR 218.

Die Zugsammelschiene, die elektrische Energie überträgt, ist neben dem Puffer zu finden.

// Die Licht- Anlassmaschine //

Eine E-Maschine übernimmt auf der 218 das Durchdrehen des Dieselmotors zum Start, sowie die elektrische Energieversorgung der Lokomotive. Die Maschine besitzt eine Leistung von 27 kW (37 PS). Ist der Diesel in Betrieb, wird ebenso zum Laden der Lokbatterien (110 Volt Spannung) diese Lichtmaschine verwendet (130 Volt Spannung). Auf der BR 218 sind Maschinen von BBC und Demag / Conz verbaut.

// Der Heizgenerator als Zugheizanlage //

Auf der Lokseite des Führerstands 2 befindet sich ein größerer Drehstrom-Synchrongenerator der Firma Siemens. Seine Aufgabe ist die Produktion von elektrischer Energie für den Wagenzug. Das Laden der Waggon-Batterien, die Beheizung des Zuges, sowie alle weiteren elektrischen Verbraucher, erfordern diesen Heizgenerator der Diesellok. Er wird über das Getriebe durch den Dieselmotor angetrieben und läuft auf einer Drehzahl zwischen 1.660 und 3.000 U/min. Seine Leistung beträgt etwa 400 kW (543 PS) bei 1.000 V Heizspannung. Bei langen Wagenzügen mit hohem Energieverbrauch, z. B. durch Klimaanlagen, kommt dieser Generator an seine Grenze und macht Doppeltraktionen erforderlich. Ein Zug mit ~8 Reisewaggons kann teilweise immer noch von einer Lok mit Energie versorgt werden.

Der Heizgenerator kann einen regelmäßigen Drehzahlwechsel des Dieselmotors fordern. Weil der aufgenommene Strom des Zuges variiert, läuft der Motor selbstständig auf verschiedenen 'Heizdrehzahlstufen'. Wird nach dem Motorstart die Heizung (der Generator) zugeschaltet, steigt die Dieselmotordrehzahl auf etwa 1.070 U/min an. Je nach Stromaufnahme des Zuges, läuft der Diesel dann im Heizbetrieb zwischen 920 und 1.070 U/min (Über bzw. unter 160 A Strom wird beispielsweise die Drehzahl gewechselt).

Bei Doppeltraktionen ist der Betrieb beider Heizgeneratoren, oder die Funktion der Heizanlage einer Lok möglich.

 
LINKZum Teil 2.3, Konstruktion und TechnikLINK